Capítulo 8- Carga Térmica de Refrigeraçãoprofessor.unisinos.br/.../Refrigeracao/CAP8_REF_2015_v1.pdfUma das metodologias de cálculo de carga térmica mais empregada é a da ASHRAE1,

Refrigeração Capítulo 8 Pág.

1

Capítulo 8- Carga Térmica de Refrigeração 8.1. Introdução A carga térmica de refrigeração ou potência frigorífica é o calor, por unidade de tempo, que deve ser extraído do ambiente refrigerado para manter neste local a temperatura desejada, de acordo com as condições estabelecidas no projeto. Esta carga térmica depende, em geral, de muitos fatores como, por exemplo, os externos (ganho de calor pelas paredes e pelo ar de infiltração) e internos (calor que é gerado no interior do espaço refrigerado). De uma forma geral, a carga térmica de refrigeração pode ser dividida em: i. Carga pelo produto (a ser resfriado ou congelado), &Qh

ii. Carga por infiltração (do ar externo), &Qa

iii. Carga por transmissão (de calor pelas paredes, tetos, pisos e portas), &Qp

iv. Carga por respiração (dos produtos vegetais), &Qr

v. Carga por dissipação do equipamento, &Qv

vi. Cargas por iluminação, &Qi

vii. Carga por ocupação, &Qo

viii. Carga devido a outros motores, &Qm A seguir, faz-se uma descrição destas cargas e a forma de cálculo das mesmas. A importância de cada uma na carga térmica total dependerá, fundamentalmente, da finalidade do sistema em análise. Por exemplo: nas câmaras de processamento, o principal fator é o produto. Nas câmaras de estocagem de produtos resfriados ou congelados, o mais importante passa a ser a infiltração do ar externo, principalmente nas câmaras pequenas e de alta rotação do produto. Uma das metodologias de cálculo de carga térmica mais empregada é a da ASHRAE1, a qual foi utilizada para esse capítulo. 8.2. Carga pelo produto, &Qh A carga térmica devido ao produto, trazido ou mantido no espaço refrigerado, pode ser dividida em duas partes: (i) o calor que necessita ser removido para reduzir a temperatura do produto até a temperatura de estocagem e (ii) o calor gerado pelo produto armazenado, principalmente frutas e vegetais. Esse item trata da carga térmica do produto em função de sua diferença de temperatura.

A quantidade de calor que necessita ser removida pode ser calculada conhecendo-se as características do produto, incluindo condição de entrada e condição final, massa, calor específico acima e abaixo da temperatura de congelamento e calor latente. Quando se resfria um produto de um estado e temperatura para outro estado e temperatura, as seguintes equações se aplicam: a) Calor removido para resfriar um produto desde sua temperatura inicial até uma temperatura menor, acima do ponto de congelamento:

1 ASHRAE Refrigeration, 2002, capítulo 12.


2

( )Q mc t t1 1 1 2= − (8.1)

b) Calor removido para resfriar um produto desde sua temperatura inicial até sua temperatura de congelamento: ( )cttmcQ −= 112 (8.2)

c) Calor removido para congelar o produto: cmhQ =3 (8.3)

d) Calor removido para resfriar o produto desde sua temperatura de congelamento até uma temperatura final abaixo desta: ( )324 ttmcQ c −= (8.4)

O calor total a ser removido será a soma de cada um destes fatores, isto é: ( ) 4321 ou QQQQQh ++= (8.5)

Nas Eq. (8.1) a (8.5), tem-se que: Q1, Q2, Q3 e Q4 é o calor removido, em kJ; m a massa do produto em circulação (rotação diária do produto), em kg; c1 o calor específico do produto, acima do ponto de congelamento, em kJ/kg°C; t1 a temperatura inicial do produto acima do ponto de congelamento, °C; t2 a temperatura inferior do produto acima do ponto de congelamento, °C; tc a temperatura de congelamento do produto, °C; hc o calor latente de solidificação do produto, kJ/kg; c2 o calor específico do produto abaixo do ponto de congelamento, kJ/kg°C e t3 a temperatura final do produto abaixo do ponto de congelamento, em °C; Para entender as equações anteriores, pode-se recorrer o uso da Fig. 8.1.

Figura 8.1. Descrição dos processos de resfriamento de um produto, desde sua temperatura inicial até a temperatura final.

Os calores específicos acima e abaixo do ponto de congelamento e o calor latente de fusão, para uma série de produtos perecíveis, podem ser encontrados na Tabela A8.1. O calor latente de solidificação de um produto está relacionado com o seu conteúdo de água e pode ser estimado

T

τ

t1 t2

tc

tf

Calor sensível

Calor sensível

Calor latente


3

multiplicando-se o conteúdo percentual de água do produto (expressado como decimal) pelo calor latente de solidificação da água, que é igual a 334 kJ/kg. A maioria dos produtos congela entre -3 °C e -0,5 °C. Quando a temperatura exata de congelamento não é conhecida, pode-se assumir um valor igual a -2,0 °C.

No cálculo da carga térmica pelo produto visto anteriormente, não foi incluída a carga térmica devido à embalagem que o mesmo poderia ter. Quando pallets, caixas ou outro tipo de embalagem utilizada representar parte significativa da massa total introduzida no espaço refrigerado, essa carga também deve ser calculada. O calor removido para resfriar a embalagem, Q5 é dado pela Eq. (8.6):

( )titecmQ ee −=5 (8.6)

onde me é a massa da embalagem (caixas, containers, pallets, latas, etc), em kg; ce é o calor específico do material da embalagem, em kJ/kg, obtido da Tabela A8.2; te é a temperatura de entrada da embalagem no recinto refrigerado, em °C e ti é a temperatura no interior do recinto refrigerado, em °C. Nesse caso, o calor total a ser removido do produto será: ( ) 54321 QQQQou QQh +++= (8.7)

A carga térmica pelo produto, &Qh, isto é, a capacidade exigida do sistema para trazer a

temperatura inicial do produto até sua temperatura final, é calculada em função do tempo τ exigido para que isto ocorra, isto é:

&QhQh=

3600τ (8.8)

onde τ é o tempo (de processo), em horas. Este tempo de processamento não é um valor arbitrário. Depende da capacidade do produto em trocar calor com o ar da câmara, a qual é função de vários fatores, entre eles as dimensões do produto, sua composição química, sua embalagem, velocidade do ar sobre o produto, etc. 8.3. Carga por respiração, &Qr Frutas e vegetais continuam a experimentar mudanças depois da colheita enquanto estão armazenados. A mais importante destas mudanças é a produzida pela respiração, um processo durante o qual o oxigênio do ar ambiente se combina com os carboidratos no tecido da planta, resultando na liberação de CO2 e calor, conforme:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + calor O calor desprendido é chamado de calor de respiração e deve ser considerado como uma parte da carga do produto onde quantidades consideráveis de frutas e/ou vegetais são mantidas em armazenamento a temperaturas acima da temperatura de congelamento. Este calor de respiração varia de produto a produto e também com a temperatura; quanto menor for a temperatura, menor será o calor devido à respiração. A taxa de calor de respiração pode então ser calculada como:


4

CrmrQ p=& (8.9)

onde &Qr é a taxa de calor de respiração, em mW; mp é a massa total do produto armazenada no espaço refrigerado, em kg e Cr é a taxa de calor de evolução, dado em mW/kg. A Tabela A8.4 fornece os valores de Cr, o calor de evolução, para alguns produtos. 8.4. Carga térmica por transmissão, &Qt O ganho de calor sensível através de paredes, forro e piso varia com o tipo e espessura do isolamento, área externa da parede e diferença de temperatura entre espaço refrigerado e ar ambiente. A determinação da diferença entre as temperaturas externa e interna é determina em função das condições do ar ambiente e do interior da câmara. A taxa de calor transmitida para o espaço refrigerado pode ser calculada como: ( )TiTeUAtQ −=& (8.10) onde &Qté a taxa de calor transmitida para o espaço refrigerado, em W, A é a área da parede, forro ou piso, transversal ao fluxo de calor, em m2, Te é a temperatura externa, em ºC e Ti a temperatura interna, também em ºC. Na Tab. A8.3 são apresentadas as temperaturas externas de projeto para algumas cidades do Brasil. O coeficiente global de transferência de calor U da parede, forro ou piso, pode ser calculado pela Eq. 8.11:

oi h

1

k

x

h

11

U++

= (8.11)

onde U é o coeficiente global de transferência de calor, em W/(m2K); x a espessura da parede/isolamento, em m; k é a condutividade térmica do isolante, em W/(mK); hi o coeficiente de transferência de calor por convecção na parede interna do espaço refrigerado, em W/(m2K) e ho o coeficiente de transferência de calor por convecção na parede externa do espaço refrigerado, em W/(m2K). Os coeficientes de transferência de calor por convecção, hi e ho são calculados pela expressão: u66,06,1h += (8.12) sendo u a velocidade do ar junto a superfície, em m/s. Para condições internas, costuma-se considerar a velocidade nula. Para paredes espessas e de material de baixa condutividade, a resistência térmica dada por x/k é predominante, além de tornar o valor de U muito pequeno. Dessa forma, tanto 1/ho quanto 1/hi tem pouco efeito no cálculo podendo ser omitidos. Como muitas vezes as paredes dos espaços refrigerados são construídas de várias camadas de diferentes materiais, o valor de x/k representa a resistência composta dos materiais. Para essa situação, a Eq. (8.11) pode ser reescrita como:


5

3

3

2

2

1

1

k

x

k

x

k

x1

U++

= (8.13)

Em espaços refrigerados, devido à necessidade de empregarem-se como isolantes materiais porosos de baixa densidade e materiais que não absorvam umidade, costuma-se utilizar basicamente poliuretano expandido (EPU); poliestireno expandido (EPS) e poliestireno extrudado. Na Tab. 8.1 são apresentados os valores médios da condutividade térmica de cada um desses materiais.

Tabela 8.1. Condutividade térmica de materiais para isolamento de espaços refrigerados.

Isolante Condutividade térmica, k, W/(mK)

Poliuretano expandido 0,026 Poliestireno extrudado 0,035 Poliestireno expandido 0,037 Lã de vidro 0,044

8.4.1. Poliestireno expandido (EPS) É um polímero do estireno ao qual foi adicionado, durante a polimerização, um agente expansor. Durante o processamento, o material em forma de pérola é espumado pela ação do vapor d’água. Durante esta operação, o volume destas partículas termoplásticas é aumentado várias vezes, obtendo-se uma espuma formada de células fechadas. Este material é composto de aproximadamente 98% de ar e 2% de poliestireno. O material possui uma estrutura celular muito fina: em 1 cm3 de material espumado encontram-se aproximadamente 3500 a 5000 células, com paredes de espessura de 1 a 2 µm. Uma representação esquemática do processo de obtenção das placas de poliestireno expandido pode ser vista na Fig. 8.2.

Fonte: Catálogo do produto Isopor (Basf)

Figura 8.2. Processo de obtenção de placas de poliestireno expandido.


6

Na prática, a condutividade térmica das placas de poliestireno depende da massa específica, da temperatura e da umidade. Este coeficiente se reduz à medida que a massa específica aumenta, apresentando um valor mínimo de 0,037 W/mK para massas específicas entre 30 e 50 kg/m3. Acima deste valor, a condutividade volta a subir lentamente. Outra propriedade importante das placas de poliestireno é sua resistência mecânica a esforços de curta e longa duração, medida através do esforço à compressão. Este comportamento pode ser verificado na Fig. 8.3. O poliestireno não sendo higroscópico, quando submerso, absorve pequena quantidade de umidade. Por exemplo, a quantidade de água absorvida por imersão, após um ano é de aproximadamente 2 a 5% em volume, dependendo do tipo. A difusão do vapor d’água nestes materiais dá-se lentamente, sempre que exista um gradiente de temperatura. Os valores normais são em torno de 0,035 % em volume para exposição de 90 dias (ar com umidade relativa de 95%).


Figura 8.3. Resistência à compressão em função da deformação para placas de poliestireno de

diferentes massas específicas. Quanto à temperatura mínima de utilização, praticamente não existe limite embora os fabricantes estabeleçam um limite de -200 °C. Para temperaturas elevadas, a temperatura máxima admissível depende da duração desta ação e do esforço mecânico, podendo variar, no entanto, entre 85 e 100 °C. Na Tabela 8.2. podem ser encontradas outras características deste material. O poliestireno é classificado em dois tipos: P, pérolas transparentes e incolores para a fabricação de material isolante, corpos moldados, etc. O tipo F é autoextinguível. Para conversão de unidades, lembrar que: 1 W/m°C = 0,85989 kcal/hm°C.


7

Tabela 8.2. Propriedades físicas do poliestireno expandido.


8.4.2. Poliestireno extrudado

Espuma rígida de poliestireno, desenvolvida pela Dow Química. Obtida por um processo contínuo de extrusão, possibilitando controle mais preciso das propriedades térmicas e mecânicas da espuma. As placas possuem coloração azul e estrutura celular homogênea. Apresentam ótima resistência à penetração de água e do vapor d’água, além de alta resistência à compressão e baixa condutividade térmica tornam o produto muito utilizado como isolante em pisos e paredes de câmaras frigoríficas ou como núcleo de painéis pré-fabricados. São classificadas em dois tipos: - Styrofoam RM: placas de espessuras de 25 ou 50 mm, 600 mm de largura e 1250 mm de comprimento. Condutividade térmica entre 0,027 a 0,030 W/mK, resistência à compressão de 280 kPa (2,8 kgf/cm2) e absorção de água de 1,2% em relação ao volume. - Styrofoam IB: apresenta uma superfície áspera, ideal para aplicação com cimentos e adesivos. Espessura de 50 mm e largura e comprimento idêntico ao anterior. Condutividade térmica entre 0,033 e 0,035 W/mK, resistência à compressão de 250 kPa (2,5 kgf/cm2) e absorção de água de 1,5% em relação ao volume. A máxima temperatura recomendada é de 75°C para operação continua. Não pode ter contato com solventes nem ser exposta à luz do sol, pois pode haver degradação da estrutura celular, além de ser um material combustível. 8.4.3. Espuma de poliuretano A espuma de poliuretano é formada pela combinação de poli-hidróxilo (poliol), resina poliéster e poli-isocianato, reagindo em presença de um agente de expansão (R-134a, CO2 ou outros refrigerantes) para obter uma estrutura celular.


8

Apresenta boas características físicas tais como baixa condutividade térmica, em torno a 0,026 W/mK, boa resistência à compressão, baixa massa específica, alto percentual de células fechadas e elevada estabilidade dimensional a baixas temperaturas. Este tipo de isolante, devido as suas ótimas características, pode ser empregado para temperaturas deste -200 °C até +100 °C. Outra grande vantagem apresentada pelo poliuretano é que pode ser expandido no local da obra. Como inconvenientes, apresenta: diminuição da capacidade de isolamento com o tempo em função da difusão dos vapores dos gases utilizados na expansão e também a possibilidade de liquefação destes gases a baixas temperaturas. 8.4.4. Efeito da radiação solar sobre a superfície exposta do espaço refrigerado Se as paredes da sala refrigerada estiverem expostas aos raios de sol, haverá necessidade de acrescentar uma carga térmica adicional. Para fins práticos, a temperatura pode ser ajustada para compensar os efeitos da insolação, através da adição de um fator de compensação ao valor da temperatura externa na Eq.(8.10). A Eq. (8.14) explicita essa correção: ( )TiFcTeUAtQ −+=& (8.14)

Os valores para esse fator de compensação podem ser encontrados na Tabela 8.3 e aplicam-se para períodos de 24 horas. Estes valores são função da cor e orientação da parede.

Tabela 8.3. Correção da temperatura externa, Fc, em graus Celsius, para compensar os efeitos da exposição solar.

Orientação da parede Tipo de superfície Leste Norte Oeste Teto Escuras 5 3 5 11 Médias 4 3 4 9 Claras 3 2 3 5

8.4.5. Mínima espessura de isolamento Na Tab. 8.4 é apresentada uma recomendação quanto à espessura mínima de isolamento em função da temperatura do espaço refrigerado.

Tabela 8.4. Mínima espessura de isolamento para câmaras frigoríficas em função da temperatura.

Temperatura da câmara, °C

Espessura, mm

4 a 16 50 -9 a 4 75

-26 a -9 100 -40 a -26 125


9

8.5. Carga térmica por infiltração de ar, &Qa O ganho de calor devido à infiltração de ar externo pode contribuir com uma parcela significativa da carga térmica total de refrigeração. Este fator é função do ar externo que se infiltra cada vez que as portas do ambiente refrigerado são abertas. Ocorre principalmente devido às diferenças de densidade entre o ar externo e o ar interno, conforme mostrado na Fig. 8.4. O ganho de calor através de portas, em kW, devido às trocas de ar é dado pela Eq. 8.15. ( )E1DqDaQ ft −=& (8.15)

onde q é a carga térmica sensível e latente para fluxo completamente estabelecido, em kW; Dt é a fração de tempo de abertura das portas; Df é fator de fluxo da porta e E é a efetividade do sistema de proteção da porta.

Figura 8.4. Fluxos de massas de ar quente e frio que ocorrem em portas típicas de câmaras frigoríficas.

A carga térmica sensível e latente, q, em kW, pode ser calculada pela Eq. 8.16.

( ) ( ) m5,0

5,0

r

irri FgH1hhA221,0q

−−=

ρρρ (8.16)

onde A é a área da porta, em m2; hi é a entalpia do ar de infiltração (ar externo), em kJ/kg; hr é a entalpia do ar refrigerado, em kJ/kg; ρi é a massa específica do ar de infiltração, em kg/m3; ρr é a massa específica do ar refrigerado, em kg/m3; g é a aceleração da gravidade, em m/s2; H é a altura da porta e Fm o fator de densidade, dado pela Eq. 8.17.

5,1

31

i

r

m

1

2F

+

=

ρρ

(8.17)


10

Os valores de entalpia específica e volume específico podem ser obtidos na carta psicrométrica para temperaturas de bulbo seco (TBS) maiores que -10 °C. Para temperaturas menores que -10 °C, podem ser obtidas através das Eq. 8.18 e 8.19, respectivamente. 0,1tih += (8.18)

iT

353=ρ (8.19)

onde ti é a temperatura de bulbo seco do ar, em °C e Ti a temperatura do ar, em graus K. A unidade da entalpia resultante é kJ/kg e da massa específica kg/m3. O fator de tempo de abertura das portas pode ser calculado pela Eq. 8.20.

( )

d

opt 3600

PD

θθθ +

= (8.20)

onde P é o número de passagens pela porta; θp tempo entre abertura e fechamento da porta, em segundos por passagem; θo tempo em que a porta permanece aberta, em seg. e θd é o tempo de referência (24 h). Tipicamente, o tempo θp varia entre 15 a 25 s por passagem. Portas de alta velocidade variam entre 5 e 10 s. O fator de fluxo da porta, Df, é a relação entre a troca de ar real e a troca de fluxo completamente desenvolvido. O fluxo completamente desenvolvido ocorre somente quando a porta fica aberta para uma grande sala ou para o exterior, não sendo impedido por obstruções (pilhas de produto, etc.). Nessas condições o valor de Df = 1. Em condições normais, o valor de Df fica entre 0,7 e 0,8. A efetividade E dos dispositivos de proteção da porta, tais como portas automáticas rápidas, vestíbulos, cortinas plásticas em tiras e cortinas de ar ficam entre 0,7 a 0,95. Para portas sem nenhum dispositivo de proteção, E=0. Na Tab. 8.5 são apresentados valores usuais para cada um desses dispositivos de proteção.

Tabela 8.5. Valores de efetividade para alguns dispositivos de proteção de portas de ambientes refrigerados.

Dispositivo Efetividade E

Cortina de ar vertical 0,79 Cortina de ar horizontal 0,76 Cortina de tiras de plástico 0,93 Cortina de ar + cortina de plástico 0,91

8.6. Carga por iluminação, &Qi Deve-se ao calor dissipado pelas fontes internas de iluminação e pode ser calculada pela Eq. 8.21.


11

& . .Qi Wi Ap Dto= (8.21) onde &Qi é o calor dissipado pelas fontes de iluminação, em Watts; Wi é a taxa de iluminação, em W/m2; Ap é a área do piso da câmara, m2 e Dto é fração de tempo (sobre um período de 24 horas) que a iluminação estiver acesa. Como regra, a taxa de iluminação utilizada em projetos de câmaras frigoríficas é de 10 W/m2. 8.7. Carga por ocupação, &Qo Decorrente da liberação de calor pelos ocupantes do espaço refrigerado (trabalhadores) devido ao metabolismo do corpo humano. É função da temperatura do local, tipo de trabalho realizado, tipo de roupa e tamanho da pessoa. Essa carga térmica pode ser estimada através da seguinte equação: & . .Qo Np Qeq Dto= (8.22) onde &Qo é a carga por ocupação, em W; Np é o número de ocupantes do espaço refrigerado; Qeq é o calor equivalente dos ocupantes, em W/pessoa e Dto a taxa de ocupação. O calor equivalente pode ser calculado através da Eq. 8.23. )ti(6272Qeq −= (8.23) onde ti é a temperatura do espaço refrigerado, em °C. 8.8. Carga devido a motores elétricos, menos os motores dos ventiladores, &Qm Esta carga deve-se ao trabalho de máquinas e motores no espaço refrigerado, exceção dos motores dos ventiladores, considerados a parte. O cálculo pode ser realizado considerando-se os fatores de calor equivalente de motores elétricos, de acordo com a Tab. A8.5. Como pode ser visto nessa tabela, o local onde o calor e/ou o trabalho são dissipados devem ser analisados. Para efeitos de cálculo, utiliza-se a Eq. 8.24. ( ) tmm DQ ∑= Cou B A, colunas& (8.24)

onde Dtm é a fração de tempo, sobre 24 h, que o equipamento permanece ligado. 8.9. Carga por dissipação dos motores dos ventiladores, &Qv Esta carga consiste basicamente do calor dissipado pelos ventiladores do evaporador, do reaquecimento quando controle de umidade é utilizado e do calor dissipado pelo processo de descongelamento. Em geral pode-se considerar, devido a estes fatores, um acréscimo de 10 a 15% sobre a carga térmica total. 8.10. Fator de segurança Geralmente, um fator de segurança de 10% é aplicado à carga térmica calculada para levar em consideração possíveis discrepâncias entre o critério de projeto e a operação real.


12

8.11. Carga térmica total, EQ& A carga térmica total é obtida somando-se todas as cargas parciais calculadas acrescidas do fator de segurança. Esta carga calculada considera que o tempo de funcionamento da instalação frigorífica seja de 24 horas. Devido à necessidade de descongelamento do evaporador a intervalos freqüentes, não é prático projetar o sistema de refrigeração de modo que o equipamento deva funcionar continuamente, a fim de manejar a carga. Desta forma, o tempo de funcionamento do sistema vai ser função do tipo de descongelamento empregado. Por exemplo: quando for utilizado descongelamento natural, o tempo de funcionamento permitido é aproximadamente 16 horas em cada período de 24 horas. Para os sistemas que empregam uma fonte auxiliar de calor para realizar o descongelamento, o tempo de funcionamento máximo passa para 18 a 20 horas. Desta forma, a carga térmica total, em unidade de potência, é calculada pela Eq. 8.25.

( )& & & & & & & & &Qt Qh Qa Qt Qr Qv Qi Qo Qmh

T= + + + + + + + 24

(8.25)

onde T é o tempo máximo de funcionamento permitido ao sistema de refrigeração, em horas, em função da metodologia de degelo empregada. 8.12. Perfil da carga térmica O perfil de carga de uma instalação frigorífica depende fundamentalmente do uso desta instalação e de suas características de projeto. Na Figura 8.5 (a) é apresentado um perfil típico de carga térmica, considerando o regime de trabalho do compressor. Nesta figura, t é fração de tempo de operação do compressor e c é o regime de carga. Pode-se notar que em aproximadamente 65% da vida útil do compressor ele estará operando com uma carga parcial entre 70 e 100%.

(a) (b) Figura 8.5. Perfil de carga térmica de instalações frigoríficas: (a) uma instalação típica, considerando o regime de trabalho do compressor e (b) uma câmara de estocagem de maçã.

Na Figura 8.5. (b) observa-se que, para o caso de uma câmara de estocagem de maçã, durante cerca de 50% de seu tempo, estará operando com capacidade total e durante 25%, estará parada.


13

Tabela. A8.1(a). Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis.

Produto Temp. Estoc.,°C

Umid. Relat.,%

Tempo Estoc.

Cont. Umid,%

Temp. Cong.,°C

Cal.Esp. Resfria.,kJ/kg°C

Cal.Esp. Congela.,kJ/kg°C

Calor Congela.,kJ/kg

VEGETAIS Alcachofra 0 92,5 2,5 meses 82 -1,8 3,584 1,867 273,51 Aspargo 1 95,0 2,5 semanas 93 -0,6 3,952 2,005 310,20 Feijão verde 5 92,5 8 dias 89 -0,7 3,818 1,955 296,86 Feijão seco 10 70,0 7 meses 11 - 1,206 0,975 - Beterraba (raiz) 0 97,5 5 meses 88 -0,9 3,785 1,943 293,52 Beterraba (folhas) 0 95,0 12 dias - -0,4 - - - Brócolis 0 95,0 12 dias 90 -0,6 3,852 1,968 300,20 Couve 0 95,0 4 semanas 85 -0,8 3,684 1,905 283,52 Repolho 0 97,5 5 meses 92 -0,9 3,919 1,993 306,87 Cenoura imatura 0 99,0 5 semanas 88 -1,4 3,785 1,943 293,52 Cenoura madura 0 99,0 7 meses 88 -1,4 3,785 1,943 293,52 Couve-flor 0 95,0 3 semanas 92 -0,8 3,919 1,993 306,87 Aipo 0 95,0 1,5 meses 94 -0,5 3,986 2,018 313,54 Milho 0 95,0 6 dias 74 -0,6 3,316 1,767 246,83 Pepino 11,5 92,5 12 dias 96 -0,5 4,053 2,043 320,21 Beringela 8,5 92,5 8,5 dias 93 -0,8 3,952 2,005 310,20 Chicória 0 95,0 2,5 semanas 93 -0,1 3,952 2,005 310,20 Alho seco 0 67,5 6,5 semanas 61 -0,8 2,880 1,604 203,46 Alho verde 0 95,0 2 meses 85 -0,7 3,684 2,031 283,52 Alface 0,5 97,5 2,5 semanas 95 -0,2 4,019 1,905 316,87 Cogumelo 0 90,0 3,5 dias 91 -0,9 3,885 1,980 303,53 Cebola verde 0 95,0 3,5 semanas 89 -0,9 3,818 1,955 296,86 Cebola seca 0 70,0 4,5 meses - -0,8 3,785 1,943 293,52 Salsa 0 95,0 1,5 meses 85 -1,1 3,684 1,905 283,52 Cenoura branca 0 99,0 5 meses 79 -0,9 3,483 1,830 263,50 Ervilha verde 0 95,0 2 semanas 74 -0,6 3,316 1,767 246,83 Ervilha seca 10 70,0 7 meses 12 - 1,239 0,988 - Pimenta verde 8,5 92,5 2,5 semanas 92 -0,7 3,919 1,993 306,87 Pimenta seca 5 65,0 6 meses 12 - 1,239 0,998 - Batata 10 90,0 6 meses 78 -0,7 3,450 1,817 260,17 Abóbora 11,5 72,5 2,5 meses 91 -0,8 3,885 1,980 303,53 Radite 0 95,0 2 meses 95 -0,7 4,019 2,031 316,87 Espinafre 0 95,0 12 dias 93 -0,3 3,952 2,005 310,20


14

Tabela. A8.1(b). Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis.


Umid. Relat.,%

Tempo Estoc.

Cont. Umid,%

Temp. Cong.,°C




VEGETAIS - continuação Tomate verde 17 87,5 2 semanas 93 -0,6 3,952 2,005 310,20 Tomate maduro 8,5 87,5 5,5 dias 94 -0,5 3,986 2,018 313,54 Nabo – raízes 0 95,0 4,5 meses 92 -1,1 3,919 1,993 306,87 Nabo – folhas 0 95,0 12 dias 90 -0,2 3,852 1,968 300,20 Agrião 0 95,0 3,5 dias 93 -0,3 3,952 2,005 310,20 Inhame 16 87,5 4,5 meses 74 - 3,316 1,767 246,83 Sementes 5 57,5 11 meses 11 - 1,206 0,976 303,69 Congelados -20,5 - 9 meses Ver nas linhas acima

FRUTAS Maçã 1,5 90,0 5,5 meses 84 -1,1 3,651 1,892 280,18 Maçã seca 2,5 57,5 6,5 meses 24 - 1,641 1,139 - Damasco 0 90,0 1,5 semanas 85 -1,1 3,684 1,905 283,52 Banana 14 90,0 - 75 -0,8 3,349 1,779 250,16 Cereja -1 92,5 1,5 semanas 82 -1,7 3,651 1,892 280,18 Melão 7 90,0 3 semanas 93 -0,9 3,952 2,005 310,20 Groselha -0,25 92,5 12 dias 85 -1,0 3,684 1,905 283,52 Tâmara -9 70,0 9 meses 20 -15,7 1,507 1,089 66,71 Figos frescos -0,5 87,5 8,5 dias 78 -2,4 3,450 1,817 260,17 Figos secos 2 55,0 10,5 meses 23 - 1,608 1,126 76,72 Uva -1 90,0 2,5 meses 82 -1,8 3,584 1,867 273,51 Limão 5 87,5 3,5 meses 89 -1,4 3,818 1,955 296,86 Lima 9,5 87,5 7 semanas 86 -1,6 3,718 1,918 286,85 Manga 13 87,5 2,5 semanas 81 -0,9 3,550 1,855 270,18 Azeitona 8,5 87,5 5 semanas 75 -1,4 3,349 1,779 250,16 Laranja 4,5 87,5 7,5 semanas 87 -0,8 3,751 1,930 290,19 Pêssego -0,25 90,0 3 semanas 89 -0,9 3,818 1,955 296,86 Pêssego seco 2,5 57,5 6,5 meses 25 - 1,675 1,151 - Pêra -1 92,5 4,5 meses 83 -1,6 3,617 1,880 276,85 Abacaxi 7 87,5 3 semanas 85 -1,0 3,684 1,905 283,52 Ameixa -0,5 92,5 3 semanas 86 -0,8 3,718 1,918 286,85 Romã 0 90,0 3 semanas 82 -3,0 3,584 1,867 273,51 Marmelo -0,5 90,0 2,5 meses 85 -2,0 3,684 1,905 283,52 Framboesa -0,25 92,5 2,5 dias 82 -0,8 3,601 1,874 275,18


15

Tabela. A8.1(c). Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis.


Umid. Relat.,%

Tempo Estoc.

Cont. Umid,%

Temp. Cong.,°C




FRUTAS - continuação Morango -0,25 92,5 6 dias 90 -0,8 3,852 1,968 300,20 Tangerina 1,5 87,5 3 semanas 87 -1,1 3,751 1,930 290,19 Congelados -20,5 92,5 9 meses Ver nas linhas acima

PEIXES Arenque 1 85,0 10 dias 62 -2,2 2,931 1,623 208,47 Cavala 0,5 97,5 7 dias 65 -2,2 3,014 1,654 216,81 Salmão 0 97,5 18 dias 64 -2,2 2,981 1,641 213,47 Congelados -23,5 92,5 9 meses Ver nas linhas acima

CRUSTÁCEOS Camarão 0 97,5 13 dias 76 -2,2 3,383 1,792 253,50 Lagosta 7,5 na água 12 meses 79 -2,2 3,483 1,830 263,50 Ostra, carne 1 100 6,5 dias 87 -2,2 3,751 1,930 290,19 Ostra, concha 7,5 97,5 5 dias 80 -2,8 3,517 1,842 266,84 Congelados -23,5 92,5 5.5 meses Ver nas linhas acima

BOVINOS Carne fresca 0,5 90,0 3,5 semanas 70 -2,0 3,170 1,710 231,82 Carne congelada -20,5 92,5 10,5 meses Ver na linha acima

SUINOS Carne fresca 0,5 87,5 5,5 dias 38 -2,4 2,110 1,315 126,75 Carne congelada -20,5 92,5 5 meses Ver nas linhas acima Presunto, 74% magro 0,5 82,5 4 dias 56 -1,7 2,713 1,541 186,79 Presunto, salgado 7,5 75,0 2 meses 50 - 2,746 1,553 190,12 Presunto, congelado -20,5 92,5 7 meses Ver nas linhas acima Bacon, médio 4 82,5 2,5 semanas 19 - 1,474 1,076 63,37 Bacon, salgado 10 85,0 3 meses 17 - 1,390 1,045 55,04 Bacon, congelado -20,5 92,5 5 meses Ver nas linhas acima Salsicha, a granel 0,5 85,0 4 dias 38 - 2,110 1,315 126,75 Salsicha, defumada 0 85,0 2 semanas 50 -3,9 2,512 1,465 166,78

CAPRINOS Carne, fresca 0,5 87,5 8,5 dias 65 -2,0 3,015 1,654 216,75 Carne, congelada -20,5 92,5 9 meses Ver nas linhas acima


16

Tabela. A8.1(d). Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis.


Umid. Relat.,%

Tempo Estoc.

Cont. Umid,%

Temp. Cong.,°C




AVES Galinhas 0 87,5 1 semana 74 -2,8 3,316 1,767 246,83 Frango 0 85,0 1 semana 74 -2,8 3,316 1,767 246,83 Peru 0 85,0 1 semana 64 -2,8 2,981 1,641 213,47 Pato 0 85,0 1 semana 69 -2,8 3,148 1,704 230,15 Aves, congeladas -20,5 92,5 10 meses Ver nas linhas acima

OUTROS Coelho 0,5 92,5 3 dias 68 - 3,115 1,691 226,81

LATICINIOS Manteiga 4 80,0 1 mes 16 -10,3 1,373 1,038 53,37 Manteiga, congelada -23 77,5 12 meses Ver na linha acima Queijo, longa estocagem 0 67,5 18 meses 37 -13,3 2,077 1,302 123,41 Queijo, curta estocagem 4 67,5 6 meses 37 -13,3 2,077 1,302 123,41 Queijo, processado 4 67,5 12 meses 39 -7,2 2,143 1,327 130,08 Queijo, ralado 4 65,0 12 meses 31 - 1,876 1,227 103,40 Sorvete -27 - 13 meses 63 -5,6 2,948 1,629 210,14 Leite, pasteurizado 0,55 - 3 meses 87 -0,56 3,751 1,930 290,19 Leite, seco (em pó) 21 baixa 7,5 meses 2 - 0,904 0,862 66,71 Leite, condensado 4 - 15 meses 27 -15 1,742 1,176 90,06

PRODUTOS AVÍCOLAS Ovos, na casca -1 82,5 5,5 meses 66 -2,2 3,048 1,666 220,14 Ovos, congelados -20,5 - 14 meses 74 - 3,316 1,767 246,83 Ovos, sólidos (duro) 3 baixa 9 meses 3 - 0,938 0,875 10,01

CONFEITES Milk-Chocolate -9,5 40,0 9 meses 1 - 0,871 0850 3,34 Marshmallow -9,5 65,0 6 meses 17 - 1,407 1,051 56,70

MISCELÂNEOS Cerveja 3 55,0 4,5 meses 90 - 3,852 1,968 300,20 Pão -18 - 8 semanas 34,5 - 1,993 1,271 115,08 Cacau 2 60,0 14 meses - - - - - Côco 1 82,5 1,5 meses 47 -0,9 2,412 1,428 156,77 Café, verde 2,5 82,5 3 meses 12,5 - 1,256 0,994 41,70 Peles 2,5 50,0 20 meses - - - - -


17

Tabela. A8.1(e). Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis.


Umid. Relat.,%

Tempo Estoc.

Cont. Umid,%

Temp. Cong.,°C




MISCELÂNEOS - cont. Mel 5 - 14 meses 17 - 1,407 1,051 56,70 Lúpulo -1 55,0 4 meses - - - - - Banha, resfriada 7 92,5 6 meses 0 - - - - Banha, congelada -18 92,5 13 meses 0 - - - - Noz 5 70,0 10 meses 4,5 - 0,988 0,894 15,01 Óleo vegetal 21 - 14 meses 0 - - - - Margarina 2 65,0 14 meses 16 - 1,372 1,038 53,37 Suco de laranja 0,5 - 4,5 semanas 89 - 3,818 1,955 296,86 Milho para pipoca 2 85,0 5 semanas 10 - 1,172 0,963 33,36 Tabaco, fardos 3 77,5 18 meses - - - - - Tabaco, cigarro 5 52,5 6 meses - - - - - Tabaco, charuto 6 62,5 2 meses - - - - -

Obs.: Significado das colunas: Temp. Estoc - temperatura de estocagem Umid. Relat. - umidade relativa do ar (de estocagem) Tempo Estoc. - período de estocagem aproximado Cont. Umid. - conteúdo de umidade do produto Temp. Cong. - temperatura de início de congelamento do produto Cal. Esp. Resfria. - calor específico do produto resfriado Cal. Esp. Congela - calor específico do produto congelado Calor Congela. - calor de congelamento


18


19

Tabela A8.2. Propriedades físicas dos sólidos.

Elemento cp, J/kg°C ρ, kg/m3 k, W/mºC ε Alumínio, liga 1100 896 2740 221 0,1 Bronze aluminizado 400 8280 100 - Tijolo, construção 800 1970 0,7 0,93 Latão, vermelho 400 8780 150 0,03 Latão, amarelo 400 8310 120 0,033 Bronze 435 8490 29 - Cartolina - - 0,07 - Cimento, Portland 670 1920 0,029 - Fibra de algodão 1340 1500 0,042 - Feltro - 330 0,05 - Vidro, comum 750 2470 1 0,94 Vidro, com chumbo 490 4280 1,4 - Vidro, pyrex 840 2230 1 - Gelo, 0°C 2040 921 2,24 0,95 Gelo, -20°C 1950 - 2,44 - Papel 1340 480 0,06 0,92 Papelão 1400 860 0,17 - Aço 500 7830 45,3 0,12 Polietileno 930 0,17 - Madeira, dura 2300 705 0,174 0,9 Madeira, mole 1630 490 0,123 -

Obs.: significado das colunas: cp - calor específico; ρ - massa específica; k - condutividade térmica; ε - emissividade (a temperatura ambiente);


20

Tabela A8.3. Condições externas de verão para algumas cidades brasileiras.

Cidade Latitude, ° tbs, °C tbu, ºC VD, °C F, gVA/kgAS REGIÃO NORTE

Macapá, PA 0 34 28,5 10,5 22,5 Manaus, AM 3 35 29,0 10,5 23,1 Santarém, PA 3 35 28,5 10,5 22,3 Belém, PA 2 33 27,0 10,5 20,1

REGIÃO NORDESTE João Pessoa, PB 7 32 26,0 9,5 18,8 São Luiz, MA 3 33 28,0 9,5 22,1 Parnaíba, PI 3 34 28,0 9,5 21,8 Teresina, PI 5 38 28,0 9,5 20,0 Fortaleza, CE 4 32 26,0 9,5 18,8 Natal, RN 6 32 27,0 5,5 20,5 Recife, PE 8 32 26,0 5,5 18,8 Petrolina, PE 9 36 25,5 5,5 16,4 Maceió, AL 10 33 27,0 6,5 20,1 Salvador, BA 13 32 26,0 6,5 18,8 Aracajú, SE 11 32 26,0 6,5 18,8

REGIÃO SUDESTE Vitória, ES 20 33 28,0 10,0 22,1 Belo Horizonte, MG 20 32 24,0 10,0 15,5 Uberlândia, MG 19 33 23,5 10,0 14,4 Rio de Janeiro, RJ 23 35 26,5 6,0 18,4 São Paulo, SP 24 31 24,0 10,0 15,8 Santos, SP 24 33 27,0 10,0 20,1 Campinas, SP 23 33 24,0 10,0 15,0 Pirassununga, SP 22 33 24,0 10,0 15,0

REGIÃO CENTRO-OESTE Brasília, DF 16 32 23,5 9,5 14,8 Goiânia, GO 17 33 26,0 9,5 18,4 Cuiabá, MT 16 36 27,0 9,5 18,9 Campo Grande, MT 20 34 25,0 9,5 16,3 Ponta-Porã, MT 22 32 26,0 9,5 18,8

REGIÃO SUL Curitiba, PR 25 30 23,5 11,5 15,6 Londrina, PR 23 31 23,5 11,5 15,2 Foz do Iguacú, PR 26 34 27,0 11,5 19,8 Florianópolis, SC 28 32 26,0 11,5 18,8 Joinville, SC 26 32 26,0 11,5 18,8 Blumenau, SC 27 32 26,0 11,5 18,8 Porto Alegre, RS 30 34 26,0 11,0 17,9 Santa Maria, RS 30 35 25,5 11,0 16,8 Rio Grande, RS 32 30 24,5 11,0 17,2 Pelotas, RS 32 32 25,5 11,0 18,0 Caxias do Sul, RS 29 29 22,0 11,0 13,8 Uruguaiana, RS 30 34 25,5 11,0 17,2


21

Tabela A8.4. Calor de evolução, Cr, para frutas e vegetais resfriados nas respectivas temperaturas de estocagem.

Produto Cr, mW/kg Produto Cr, mW/kg Maçãs 21 Alho 48 Damasco 17 Limão 86 Alcachofra 133 Alface 68 Aspargos 237 Cogumelo 129 Bananas 164 Noz 5 Feijão, verde 103 Cebola, seca 9 Beterraba 21 Cebola, verde 66 Brócolis 63 Azeitonas 64 Couve 71 Laranjas 19 Repolho 40 Pêssego 19 Cenoura 46 Pêra 20 Couve-flor 71 Ervilha, verde 138 Aipo 21 Pimenta 43 Cereja 39 Ameixa 9 Milho 125 Batata 62 Pepino 86 Radite 51 Figo 32 Framboesa 74 Groselha 26 Espinafre 136 Uvas 8 Morango 52 Melão 24 Tomate, verde 61 Nabo 26 Tomate, maduro 42


22

Tabela A8.5. Carga térmica de motores elétricos.

A Para usar quando tanto o trabalho útil quanto as perdas do motor são dissipadas dentro do espaço refrigerado (ex.: motores de acionamento de ventiladores para a circulação de ar, etc.); B Para usar quando as perdas do motor forem dissipadas fora do espaço refrigerado e o trabalho útil for realizado dentro deste espaço (ex.: bombas de circulação de salmoura, ventilador fora do espaço refrigerado circulando ar dentro deste espaço, etc.); C Para usar quando as perdas do motor forem dissipadas dentro do espaço refrigerado enquanto o trabalho útil é realizado fora deste espaço (ex.: motor do espaço refrigerado movendo uma bomba ou ventilador fora deste espaço);

Documents

Capítulo 8- Carga Térmica de Refrigeraçãoprofessor.unisinos.br/.../Refrigeracao/CAP8_REF_2015_v1.pdfUma das metodologias de cálculo de carga térmica mais empregada é a da ASHRAE1,