UNIVERSIDADE COMUNITRIA DA REGIO DE CHAPEC - UNOCHAPEC

CMARA FRIGORFICA EM FUNCIONAMENTO

SOB UM CONTINER

CRISTIANO DRUZIAN

LEANDRO PAULO VIAL

DERBLAI JUNIOR DAGHETTI

DOUGLAS GANDINI

CHAPEC

2014

ii

UNIVERSIDADE COMUNITRIA DA REGIO DE CHAPEC - UNOCHAPEC

Cmara Frigorfica em Funcionamento

Sob um Continer

por

Cristiano Druzian

Leandro Paulo Vial

Derblai Junior Daghetti

Douglas Gandini

Curso de Engenharia Mecnica

6 Perodo

Componente Curricular de Refrigerao e

Condicionamento de Ar

Professor Sidinei Wottrich

Chapec - SC, Outubro de 2014

iii

RESUMO

O presente estudo refere-se ao projeto e dimensionamento de cmaras

frigorficas, sendo que, todo o desenvolvimento do projeto descrito a seguir, desde a

definio dos parmetros iniciais de projeto, argumentos da aplicao de sistemas e

equipamentos utilizados, e o clculo de uma cmara frigorfica inovadora, conforme

apndice A, onde a mesma projetada para seu perfeito funcionamento confinada em

um continer.

PALAVRAS-CHAVE: (Cmara Frigorfica, Continer, Carga Trmica)

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 Acadmico de Engenharia Mecnica - rea das Cincias Exatas e

Ambientais - Universidade Comunitria da Regio de Chapec - UNOCHAPEC,

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 T para paredes insoladas. .................................................. 4

Tabela 2 - Carga de infiltrao, quilocaloria por metro cubico removido no

resfriamento do ar para as condies de condicionamento (Ti > 0). .................... 5

Tabela 3 - Carga de infiltrao, quilocaloria por metro cubico removido no

resfriamento do ar para as condies de condicionamento (Ti < 0). ...................... 6

Tabela 4 - Valores de n nmero de renovao do ar. .......................................... 6

Tabela 5 - Calor de ocupao, pessoas dentro da cmara. ................................... 9

Tabela 6 - TBS e TBU para regio Nordeste. ......................................................... 13

Tabela 7 - Mdia da Umidade Relativa da regio Nordeste. ................................ 14

Tabela 8 - Propriedades de alguns isolantes .......................................................... 18

Tabela 9 - Dados especficos da lmpada. ............................................................. 25

Tabela 10 - Dados referentes a potncia necessria do eletroventilador de

acordo com a variao da temperatura interna da cmara. ................................. 26

v

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Ilustrao do processo de congelamento. ............................................... 7

Figura 2 - Ilustrao de um container que ser utilizado para a construo da

cmara. .......................................................................................................................... 15

Figura 3 Porta Cmara Frigorfica ......................................................................... 16

Figura 4 - Ilustrao de uma cmara com sistema Plug-in. ................................... 17

Figura 5 - Ilustrao 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 Exposio ao Frio. ................................................................ 31

Figura 9 Equipamentos de Proteo Individual ................................................... 32

Figura 10 Alarmes de Aprisionamento ........................................................................ 33

Figura 11 Luz de Emergncia, indicando a sada. ........................................................ 33

Figura 12 Sensores de Temperatura e Extintores ....................................................... 33

vi

Sumrio 1.0 Introduo ............................................................................................................................ 1

2.0 - Reviso Bibliogrfica ............................................................................................................. 2

3.0 Dimensionamento de uma Cmara Frigorfica .................................................................... 3

3.1 - Parcelas de Carga Trmica ................................................................................................ 3

3.2 - Parcela de Transmisso ..................................................................................................... 3

3.3 - Parcela de Infiltrao ........................................................................................................ 4

3.4 - Parcela do Produto ............................................................................................................ 7

3.5 - Parcela decorrentes de Cargas Diversas ........................................................................... 8

4.0 - Projeto de uma Cmara Frigorfica ..................................................................................... 11

4.1 - Temperatura de Bulbo Seco (TBS) .................................................................................. 12

4.2 - Temperatura de Bulbo mido (TBU) .............................................................................. 12

4.3 - Parmetros Especficos da Cmara ................................................................................. 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 - Movimentao na cmara ............................................................................................ 23

4.11 - Iluminao ..................................................................................................................... 24

4.12 - Ventiladores usados para a movimentao do ar, na parte interna da cmara........... 26

4.13 - Degelo .......................................................................................................................... 26

5.0 - Dicas para Proporcionar um Melhor Rendimento da Cmara Frigorifica ........................... 28

5.1 - Evite correntes de ar ....................................................................................................... 28

5.2 - Respeite a capacidade que a cmara frigorfica suporta ................................................ 28

5.3 - Limpeza e manuteno peridicas .................................................................................. 28

5.4 - Evite fontes de calor prximas aos equipamentos ......................................................... 28

5.5 - Organizao dos produtos dentro da cmara fria .......................................................... 28

vii

5.6 - Controle a iluminao de cmara Frigorfica ................................................................. 29

5.7 - Mantenha as portas da cmara sempre fechadas se possvel ........................................ 29

6.0 - Dicas para evitar o desperdcio de Energia em Cmara frigorificas .................................... 30

7.0 Segurana na Operao de Cmaras Frigorficas ............................................................... 31

7.1 Equipamentos de Proteo Individual ........................................................................... 31

7.2 Sistemas de Segurana em Cmaras Frigorficas ........................................................... 32

8.0 Concluso ........................................................................................................................... 34

Referncias Bibliogrficas ........................................................................................................... 35

APENDICE A Clculos ................................................................................................................ 36

APENDICE B Folha de Desenho ................................................................................................ 36

1

1.0 Introduo

A funo bsica de uma cmara frigorifica garantir a conservao dos

produtos nela armazenados de duas formas:

Resfriamento: Trata-se da diminuio da temperatura de um produto

desde temperatura inicial at a temperatura de congelamento, em geral,

prximo 0C;

Congelamento: a diminuio da temperatura de um produto abaixo da

temperatura de congelamento.

Para tanto, a cmara deve remover uma quantidade total de calor

sensvel e latente para se manter as condies desejadas de temperatura e

umidade relativa. Essa quantidade chamada de carga trmica.

Para estim-la preciso que se conheam algumas informaes tais

como:

Natureza do produto;

Frequncia de entradas e sadas dos produtos durante a semana;

Planos de produo e colheita;

As temperaturas dos produtos ao entrarem nas cmaras;

Quantidade diria (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;

Durao da estocagem por produto;

Mtodo de movimentao das cargas;

2

2.0 - Reviso Bibliogrfica

A primeira e mais comum das substncias 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 confeco (produo) de guloseimas

geladas.

Atravs do microscpio, cientistas estudaram as bactrias, enzimas e

fungos. Eles descobriram que esses organismos microscpicos se multiplicam

com o calor, porm, pareciam hibernar em temperaturas abaixo de 10C

negativos. Temperaturas mais baixas no eliminam micro-organismos, mas sim

controlam seu crescimento. Ento conseguiu-se manter os alimentos em seu

estado natural pelo uso do frio.

A primeira mquina refrigeradora foi construda em 1856, usando o

princpio da compresso de vapor, pelo australiano James Harrison, que tinha

sido contratado por uma fbrica de cerveja para produzir uma mquina que

refrescasse aquele produto durante o seu processo de fabricao, e para a

indstria de carne processada para exportao.

O primeiro aparelho produzido no Brasil, foi construdo no ano de 1947,

em uma pequena oficina na cidade de Brusque em Santa Catarina.

3

3.0 Dimensionamento de uma Cmara Frigorfica

3.1 - Parcelas de Carga Trmica

Uma cmara fria ganha calor devido infiltrao de ar quente e mido

durante a abertura das portas para entrada e sada de alimentos, devido

transmisso atravs das paredes, piso e teto, devido presena de

pessoas e mquinas internas, devido iluminao, devido ao produto que

armazenado.

Na sequncia explicaremos cada umas das parcelas citadas acima.

3.2 - Parcela de Transmisso

Corresponde a quantidade de calor transmitida por conduo atravs de

paredes, tetos e pisos. Est carga depende da rea de troca, ou seja, a

superfcie total submetida troca de calor. importante um cuidado especial

na escolha da espessura do isolamento trmico, de forma que a superfcie do

lado quente no atinja um valor baixo, pois, poder ocorrer uma condensao

de vapor de gua. Para calcular a entrada de calor pelas paredes, teto e piso,

pode-se utilizar a expresso a seguir:

Onde: Qt o ganho de calor devido a transmisso, (W); A a rea de

troca de calor (rea da parede, piso ou do teto), em m; U o coeficiente global

de transferncia de calor, (w/ (m c); Tar ext. o a temperatura do ambiente

externo em c; Tar int. o a temperatura de bulbo seco da cmara. Nas

referncias bibliogrficas esto indicadas diversas tabelas nas quais pode-se

encontrar os coeficientes globais de transmisso de calor U. Caso no seja

possvel o uso das mesmas e se houver uma combinao de materiais, deve-

se calcular o valor de U combinado a partir da expresses apresentada para

conduo (circuito eltrico equivalente).

4

Para fins de simplificao dos clculos, possvel considerar apenas o

isolante trmico (se esse o nico componente da parede da cmara) como

resistncia troca de calor. Dessa forma, temos apenas troca de calor por

conduo. Utilizando a lei de Fourier para calcularmos o calor trocado, temos:

Onde: Q1 o calor trocado (Kcal/h); K a condutibilidade trmica do material

(Kcal/mhK); A a rea superficial da cmara (m); T a diferena de

temperatura (c); X a espessura do isolante (m).

Caso haja insolao nas paredes da cmara, devemos aumentar o T

no clculo acima para compensarmos o ganho por radiao na parede da

cmara conforme tabela a seguir:

Tabela 1 - Valores de T para paredes insoladas.

Orientao Cor da Parede

Escura Mdia 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 Infiltrao

a parcela correspondente ao calor do ar que atinge a cmara atravs

de suas aberturas. Toda vez que a porta aberta, o ar externo penetra no

interior da cmara, representando uma carga trmica adicional. Em

cmaras frigorficas com movimentao intensa e com baixa temperatura,

este valor aumenta tremendamente. Nesse caso, fundamental a utilizao

de um meio redutor desta infiltrao, tais como uma cortina de ar ou de

PVC, em alguns casos faz se necessrio a utilizao dos dois. Pode se

calcular a parcela de infiltrao por meio da equao a seguir.

5

Onde: , que o volume de ar que penetra na cmara em

um dia (m); qrem o calor a ser removido do ar (Kcal/m), o qrem um

valor tabelado de acordo com temperatura interna da cmara, tais tabelas

sero apresentadas a seguir:

Tabela 2 - Carga de infiltrao, quilocaloria por metro cubico removido no resfriamento do ar para as condies 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 infiltrao, quilocaloria por metro cubico removido

no resfriamento do ar para as condies 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 o volume da cmara e n o nmero de trocas de ar, esses

dados tambm so tabelados conforme tabelas a seguir:

Tabela 4 - Valores de n nmero de renovao do ar.

Vcam

(m)

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

a parcela correspondente ao calor devido ao produto que entra na

cmara, sendo composto das seguintes partes:

Calor sensvel antes do congelamento (resfriamento);

Calor latente de congelamento;

Calor sensvel aps o congelamento (congelamento);

Calor de respirao (s para frutas e verduras).

O produto que entra na cmara deve ser resfriado at a temperatura de

condicionamento, num tempo que chamado de tempo de

condicionamento. Temos duas condies a considerar:

1. O produto deve ser congelado:

Nesta condio o produto ser primeiro resfriado, depois congelado e

novamente resfriado. H troca de calor sensvel e latente.

Fonte: McQuay

2. O produto deve ser resfriado

Nesta condio, h apenas troca de calor sensvel.

Para as frutas e verduras precisamos considerar tambm o calor

proveniente do seu metabolismo, ou seja, frutas e verduras liberam calor dentro

da cmara, chamado de calor de respirao. O clculo do calor vital realizado

Figura 1 - Ilustrao do processo de congelamento.

8

atravs do produto entre a massa armazenada (em toneladas) e o calor

liberado pelo metabolismo (500 Kcal/ton./24h).

Dessa forma, a parcela de carga trmica relacionada ao produto, para

frutas e verduras, ser 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 correo para a carga trmica:

3.5 - Parcela decorrentes de Cargas Diversas

a parcela de carga trmica devido ao calor gerado por iluminao,

pessoas, motores e outros equipamentos. Os motores dos foradores de ar

so fontes de calor e de consumo de energia. Dentro do possvel, devero

ser previstos meios para variar a vazo de ar em funo da necessidade de

carga trmica do sistema. Isso pode ser feito com a utilizao de inversores

de frequncia ou de motores de dupla velocidade. A parcela de carga

trmica decorrente das pessoas pode ser calculada pela expresso

seguinte.

Onde: np = nmero de pessoas, tp = tempo de permanncia das pessoas

dentro da cmara em horas e qmetabolismo = calor gerado pelo corpo

(Kcal/h), este dado tabelado de acordo com a tabela a seguir:

9

Tabela 5 - Calor de ocupao, pessoas dentro da cmara.

Temperatura Interna da Cmara (C) Calor Dissipado (Kcal/h)

10 180

5 210

0 235

-5 260

-10 285

-15 310

-20 340

-25 365

Fonte: McQuay

Parcela trmica decorrente do(s) motores:

Sabendo que:

Pot = a potncia do motor;

Tempo = ao tempo de funcionamento em horas do motor;

De forma similar podemos estimar tambm a carga trmica decorrente

dos motores e da iluminao, onde temos que:

Potilum = a potncia das lmpada em Kcal/h;

Tempo = ao tempo de funcionamento em horas da lmpada.

As frmulas acima indicam o clculo de carga trmica dissipada para

uma nica lmpada e um nico motor, caso haja mais que um motor ou mais

10

lmpadas deve-se calcular a carga trmica dissipada por cada lmpada e por

cada motor, e ento fazer um somatrio total.

O clculo de carga trmica efetuado para um perodo de 24 horas.

Entretanto, devemos considerar um perodo de 16 a 20 horas de operao dos

equipamentos de forma a possibilitar o degelo (retirada do gelo acumulado nas

paredes trmicas do sistema de refrigerao), as eventuais manutenes e

possveis sobrecargas de capacidades. Normalmente utiliza-se o clculo para

18 horas de funcionamento.

A carga trmica que calculamos gerada em 24 horas, porm o sistema

no trabalha todo esse tempo devido parada para degelo. Assim devemos ter

uma potncia de refrigerao um pouco maior que o valor total da carga

trmica dada por:

Onde: Qt a carga trmica total (Kcal), N o nmero de horas de

refrigerao efetiva (h). Para degelo natural utiliza-se N = 16h (para > 0 C) e

para degelo artificial utiliza-se N =18 a 20h (para < 0C).

11

4.0 - Projeto de uma Cmara Frigorfica

Seguindo as especificaes acima desenvolveremos o projeto de uma

cmara frigorifica, levando em considerao os seguintes requisitos:

Temperatura externa: Regio nordeste semirido (mdia);

Temperatura interna: definir conforme produto;

Umidade relativa: definir conforme produto ou operao;

Dimenses internas da cmara frigorfica: atribuir (levar em

considerao o produto, movimentao e a ocupao);

Cmara frigorfica: considerar em ambiente protegido de intempries;

Tenso disponvel: definir e considerar;

Material da cmara: de acordo com a definio do tipo de isolamento;

Tipo de isolamento: livre definio;

Produto: Hortifrutigranjeiros - resfriar (frutas de livre definio

considerar pelo menos 04 variedades);

Embalagem: considerar e definir de acordo com o produto;

Movimentao diria: percentual de livre definio;

Ocupao total: atribuir considerando as dimenses da cmara e peso;

Presena de motor ou fonte de calor: considerar (iluminao,

ventiladores, palheteiras, etc.);

Temperatura de entrada do produto: de acordo com o horrio e situao

a ser definida;

Nmero de pessoas: de acordo com a movimentao, ocupao,

necessidades e tempo disponvel;

Tempo de trabalho efetivo: definir de acordo com as necessidades;

Considerar o tempo efetivo para o bom funcionamento do equipamento

de refrigerao e o fator de segurana;

Projetar a cmara frigorfica levando em considerao os dados e

definies iniciais;

Apresentar os diferentes tipos de isolantes trmicos indicados,

espessuras recomendadas e comparativas entre os isolantes;

Tipos de portas recomendadas

Tipos de iluminao recomendados e comparativos;

12

Itens de controle e automatizao;

Itens de segurana indispensveis;

Dicas para a utilizao adequada de cmaras frigorfica;

Levantamento dos custos por m de isolante trmico (comparativos);

Tempo aproximado para a execuo da cmara frigorfica e a definio

da equipe;

Peculiaridades e curiosidades das cmaras frigorficas.

Seguindo os requisitos acima na mesma sequncia, damos incio ao nosso

trabalho:

4.1 - Temperatura de Bulbo Seco (TBS)

a temperatura indicada por um termmetro comum, no exposto a

radiao. a verdadeira temperatura do ar mido. frequentemente

denominada apenas temperatura do ar.

4.2 - Temperatura de Bulbo mido (TBU)

a temperatura indicada por um termmetro cujo bulbo foi previamente

envolto por algodo mido, to logo seja atingido o equilbrio trmico. Nesse

tipo de termmetro, a mistura ar seco - vapor dgua sofre um processo de

resfriamento adiabtico, pela evaporao da gua do algodo no ar, mantendo-

se a presso constante.

De acordo com a NBR 6401/1980 temos para a regio Nordeste as

seguintes TBS e TBU.

13

Tabela 6 - TBS e TBU para regio Nordeste.

Regio

Nordeste

TBS

(C)

TBU

(C)

Temperatura Mxima

(C)

Joo Pessoa

(PB) 32 26 ..........

So Luiz (MA) 33 28 33,9

Parnaba (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

Macei (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 cmara frigorifica

considerando TBS = 38C e TBU = 28C e temperatura mxima de 40,3 C.

Utilizaremos estes parmetros, pois assim, a cmara frigorifica poder ser

utilizada dentro de toda a regio nordeste.

De acordo com a tabela abaixo, na qual foi realizado a mdia para

encontrar a umidade relativa da regio 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 - Mdia da Umidade Relativa da regio Nordeste.

Cidades da Regio Nordeste que possuem

Sistema de Medio INMET

Mdia Anual atualizada

da Umidade Relativa (%)

Acara CE 30

Quixeramobim CE 67

Campo Sales CE 68

Fortaleza CE 71

Caldeiro PI 32

Floriano PI 46

Piripiri PI 42

Cruzeta RN 85

Natal RN 69

Macau RN 59

Po de Acar AL 37

gua Branca AL 36

Porto de Pedras AL 41

Recife PE 97

Arco Verde PE 42

Garanhuns PE 77

So Gonalo PB 57

Campina Grande PB 62

Vitria da Conquista - BA 51

Jacobinha BA 75

Paulo Afonso BA 74

Prpria SE 58

Itabaianinha SE 65

Mdia da Umidade Relativa da Regio

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 - Parmetros Especficos da Cmara

A cmara frigorifica desenvolvida, ter por objetivo conservar verduras e

frutas.

Atravs de dados extrados do livro Introduo Tecnologia da

Refrigerao e da Climatizao; pg. 164; Tabela 10.1 & pg. 165; Tabela

10.3. Especfica que para a conservao de frutas e legumes a temperatura

interna da cmara deve variar de 4C 6C positivos, e os mesos possuem

uma umidade relativa variando de 85 90%.

A cmara frigorifica a ser desenvolvida ter como estrutura rgida um

container e ser projetado para estar em locais livres de intempries, dentro do

container ser projetado a cmara frigorifica, a qual possibilitara um diferencial

em relao as demais cmaras frigorificas pois a mesma pode ser instada em

diversos ambientes, sem ter uma rea fixa destinada a mesma, viabilizando o

transporte, e a locomoo da cmara para outros lugares tanto na fbrica

quanto fora da mesma.

O container que ser utilizado para a construo da cmara frigorifica

possui dimenses externas, internas, carga mxima suportada e portas de

(conforme folha de desenho em apndice B):

Dimenses externas

Comprimento: 6.058mm

Largura: 2.438mm

Altura: 2.591mm

Dimenses internas

Comprimento: 5.910mm

Largura: 2.340mm

Altura: 2.388mm

Abertura de porta

Largura: 2.346mm

Altura: 2.282mm

Cubagem: 33,2m

Pesos

Peso mximo: 24.000kg

Figura 2 - Ilustrao de um container que ser utilizado para a construo da cmara.

16

Tara: 2.080kg

Carga: 21.920kg

Outra informao importante sobre o container, que em casos que

ocorre a incidncia de raios solares deve-se levar em considerao a questo

da cor da pintura do mesmo, seguindo a mesma ideia das roupas, sabemos

que, as roupa de corres escuras retm o calor, e as de cores claras refletem o

calor, o mesmo ocorre para a colorao da cmara, de acordo com a tabela

(tabela 01.Valores de T para paredes insoladas), notamos que as paredes de

cor clara sofre uma variao de temperatura menor que as paredes de cor

escura. Como sabemos neste caso a cmara ser projetada para locais livres

de intempries, portanto, a questo da clorao da cmara no ter influncia

para os clculos e rendimentos da mesma.

4.4 - Portas

A portas sero utilizadas as mesmas do container, porm ser alocada

um camada de isolante na parte interna da mesma, ser trocado as fechaduras

por um sistema que proporciona a mxima segurana evitando o trancamento

do funcionrio dentro da cmara, alm disso ser posto borrachas de vedao

com o propsito de evitar trocas de trmicas com o meio.

Figura 3 Porta Cmara Frigorfica

17

4.5 Sistemas Plug-in

Nos dias atuais a tendncia a utilizao dos sistemas do tipo plug-in,

que funcionam de forma similar de um condicionador de ar de janela: Faa-se

uma abertura na parede da cmara 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 j vem automatizado, ou seja, painel digital

e de gelo automtico para a seleo deste tipo de equipamento muito

importante a estimativa da carga trmica.

Figura 4 - Ilustrao de uma cmara 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 questo do custo

do EPS, est como alto, isso ocorre, pois, est tabela relaciona os materiais

entre eles, portanto com relao a fibra de vidro todos os demais materiais

tero um custo elevado, porm se no considerarmos a fibra de vidro, que no

caso para a aplicao do nosso projeto no serve (motivo, no resiste a

passagem de gua), iremos encontrar o EPS, como o material mais vivel na

questo de custo e de aplicabilidade para este projeto.

Tabela 8 - Propriedades de alguns isolantes

Fonte: L. C. Neves Filho

Isolantes Trmicos Utilizados na Construo De Cmaras Frigorificas

Material Cortia Fibra de

vidro Poliestireno

Expandido (EPS) Poliuretano

Expandido (PUR) Revestimento L de

Rocha (LDR) Poliisocianorato (PIR)

Custo Alto Baixo Alto Alto Alto Alto

Densidade (Kg/m) 100 150 20 - 80 10 - 30 40 70 - 90 30 - 40

Condutibilidade Trmica (Kcal/mhC)

0,032 0,03 0,03 0,02 0,036 0,023

Resistncia a passagem de gua

Regular 0 Boa Boa .......... ..........

Resistncia difuso de vapor, em relao

ao ar parado 20 1,5 70 100 .......... ..........

Segurana ao fogo Pobre Boa Pobre Pobre tima Boa

Resistncia compresso (Kgf/m)

5000 0 2000 3000 .......... 2550

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Conforme informao do livro Introduo Tecnologia de Refrigerao

e Climatizao, pg. 164, tabela 10.1 temos tabelado que, a espessura do

isolante (EPS) para frutas e verduras deve ser de 100 mm ou mais.

A cmara ser projetada para conservar frutas e verduras em geral,

porm iremos calcular de forma precisa para o armazenamento dos seguintes

produtos:

Uva;

Pra;

Ma;

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 papelo;

Produtor 3 utiliza caixas de madeira com, papelo no fundo da mesma para

evitar possveis danos ao produto;

Produtor 4 utiliza caixa de plstico;

Produtor 5 utiliza caixa de plstico, com papelo no fundo da mesma para

evitar possveis danos ao produto;

Chegamos a uma concluso que, devido a grade variedade de

embalagens e formas de embalar, decidimos atravs dos clculos e pesquisas,

que o modelo mais vivel para a cmara e os produtores a caixa de plstico

de PEAD (Polietileno de Alta Densidade), com dimenses internas de 484(mm)

X 284(mm)X123,5(mm).

Est uma caixa de fcil manuseio, utilizada em grande escala por

hortifrutigranjeiros, a mesma facilita o transporte dos produtos, possui longa

vida til (pois feita em um plstico de alta densidade), pode ser higienizada,

reciclada, devido a ser vazada proporciona a passagem de ar de forma mais

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fcil, permitindo assim o resfriamento do produto e da caixa de forma mais

rpida, proporcionando uma melhor conservao do alimento, suporta uma

quantidade de 0,024m/unidade, o que permite que no seja posto muita

quantidade, que pode provocar danos aos produto, (como por exemplo, os

cachos de uva, as peras, as mas, 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 consequncia provoca mal cheiro e o apodrecimento dos demais).

Figura 5 - Ilustrao de uma caixa de PEAD, escolhida para o trabalho.

Alm desta embalagem, o alface envolto por um plstico (embalagem)

de polipropileno (PP), com caractersticas de:

Baixo custo;

Reciclvel (5);

Baixa absoro de gua (0,03%);

Temperatura de trabalho de -50 +80C;

Fcil modelagem;

Baixa condutibilidade trmica (0,25 W/mK);

Elevada resistncia Qumica.

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Figura 6 - Embalagem de PP para alface.

4.8 - Paletes

Na parte inferior da cmara (cho) ser utilizado paletes, para no

danifica-la, alm de proporcionar higiene, no possibilita o contato direto do

produto com possveis detritos (gua, sujeira, e etc.).

Dimenses do modelo de palete que ser utilizado:

50(cm) X 50(cm) X 5(cm)

O material utilizado na composio do mesmo, o Polietileno de Alta

Densidade (PEAD), mesmo material da caixa que ser utilizada para o

transporte e armazenamento dos produtos:

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Fonte: McQuay

Propriedades Especficas do PEAD:

Densidade 0,94 0,97 (g/cm);

Alta estabilidade qumica;

Nula absoro de gua;

Condutibilidade trmica 0,035 (W/mK);

Suporta alta compresso, 10 (Ton./m).

4.9 - Temperatura de entrada do produto

O produto entrar na cmara pela parte da manh por volta das 7 at

por volta das 9 horas, portanto, considerando uma das piores situao,

onde ocorreu um atraso na entrega do produto no qual o mesmo chegou no

estabelecimento para dar entrada na cmara por volta das 12 horas, em

um dia de vero muito quente, onde o produto deu entrada na cmara com

uma temperatura de 30C. Sendo assim, considerando esta a temperatura

de entrada do produto na cmara, projetaremos a mesma para estar

capacitada para efetuar o resfriamento do produto mesmo em uma

situao crtica.

Figura 7 - Paletes de PEAD.

23

4.10 - Movimentao na cmara

Esta cmara ser capacitada para estocagem de frutas e hortalias em

geral, sendo mais especfica para 4 produtos (uva, ma pra e alface).

Consideraremos que cada produto ser entregue por um produtor diferente, e

que para alojar uma certa quantidade de um produto na cmara leva-se por

volta de 15 20minutos, ento terremos um total tempo pra estocar os

produtos de aproximadamente 80 minutos, porm devemos considera uma

situao crtica, onde os produtores tiveram de entregar duas vezes os

produtos, devido a uma promoo 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 cmara frigorifica, com 4 pessoas destinadas a

fazerem este processo, onde duas permanecem dentro da cmara todo o

tempo e duas so responsveis para trazer o produto at a porta da mesma.

Para reestabelecer o estoque nas prateleiras, so necessrio 4 pessoas,

sendo que os produtos so reposto pela parte da manh e pela parte da tarde,

ou seja, duas vezas. Para buscar o produto dentro da cmara, cada pessoa

demora cerca de 5 10 minutos, retirando uma certa quantidade do produto,

somando um total de 40 minutos onde cada pessoa permanece 10 minutos

dentro da cmara, como este processo e feito duas vezes por dia, soma-se um

total de 80 minuto onde cada pessoa permaneceu 20 minutos dentro da

cmara. Se levarmos em considerao uma promoo que o estabelecimento

fez, certamente os produtos devero ser repostos mais que duas vezes, para

este caso iremos considerar que foi necessrio repor os produtos mais uma

vez, 3 vezes ao dia, gerando um total de 120 minutos, e cada pessoa

permaneceu 30 minutos dentro da cmara.

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4.11 - Iluminao

Com pesquisas realizadas, chegamos concluso que a lmpada a ser

utilizada, ser, uma luminria Led Industrial especfica para cmaras, modelo

da linha KLED-CF-60.

Escolhemos este modelo de lmpada para a iluminao pois:

As luminrias KLED CF, so sinnimo de ltima palavra em iluminao

de alto desempenho;

Operam igualmente em temperatura de -35 a 70C e no geram calor.

Desenvolvidas para aplicao em antecmaras, cmaras frigorficas,

reas de produo de alimentos, reas industriais e salas limpas, podem

igualmente ser aplicadas diretamente no teto em qualquer ambiente.

Extremamente econmicas, tem acendimento instantneo, possibilitando

que as luzes permaneam desligadas quando no h movimentao no

local, podendo ser acionadas por sensores de presena.

Vida til superior a 50.000 horas;

Grau de proteo IP-65, permitindo a sua limpeza e lavagem com

mquinas de jato de gua sob alta presso.

No quebram e no possuem mercrio ou outro material de

contaminao ambiental, so recomendadas para indstrias frigorficas,

alimentcias, de armazenagem e logstica.

Preservam os princpios da norma SA-14.000.

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Tabela 9 - Dados especficos da lmpada.

Descrio Modelo: KLED - CF - 60

Durabilidade 50000 horas

Fator de Potncia 90 a 290 VAC

Fluxo Luminoso 5000 lumens

ndice de Reproduo de Cor IRC > 70

Temperatura de Cor 5000 K

THD < 12%

Frequncia 50/60 HZ

Potncia 61 W

Equivalncia Substituio

Lmpada HO 110W Sdio/Metlico 150W

Material do Corpo Dissipador Alumnio extrudado

Material do Corpo de Acabamento Alumnio estampado, repuxado e pintado na cor branca.

Suporte de Fixao Produzidos com chapa de ao com acabamento em pintura epxi p.

Dimenses 350X350X145 mm

Peso 2,9Kg

Economia de Energia 69%

Fixao Fixa diretamente ao teto por quatro parafusos rebitada

Ligao a Rede Atravs de plugue macho tripolar de 10 amperes que acompanha a

luminria

Plus de Economia Pode ser acionada por sensores de presena aumentando a

economia para nveis de at 98%

Iluminncia a 10m 71 lux

Economia Dobrada No altera a temperatura do ambiente, economizando energia eltrica

com refrigerao. Fonte: KDL Tecnologia em Iluminao.

Conforme NBR 5413, a iluminncia designada para permanncia curta,

deve estar entre 50 e 100 lux, com isso, uma nica lmpada KLED-CF-60 ser

suficiente para atender os requisitos exigidos pela norma, pois este modelo de

lmpada apresenta cerca de 71 lux de iluminao.

Comparando com outros modelos de lmpadas, a lmpada escolhida se

destaca em diversas caractersticas sendo as principais:

No gera calor;

Iluminncia superior, ou seja, caso fosse escolhido outro modelo de

lmpada certamente seguindo a norma (NBR 5413) teramos que usar

uma maior quantidade de lmpada;

Economia de energia;

No quebram e no possuem mercrio ou outro material de

contaminao, ideal para iluminao de alimentos perecvel;

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Longa vida til;

4.12 - Ventiladores usados para a movimentao do ar, na parte

interna da cmara

Conforme tabela acima, temos que para cmaras frigorificas de mdio

porte, temos que para manter uma temperatura interna de +2 a +4C, o

eletroventilador deve possuir uma potncia em uma faixa de 1445 a 14315

(Kcal/h), que equivale a 2,3 CV, para os clculos efetuados utilizou-se uma

potncia de 3CV (Cavalo Vapor) ou aproximadamente 2200W (Watts).

Fonte: McQuay

4.13 - Degelo

O degelo do evaporador feito quando a camada de gelo obstrui a

passagem de ar entre as aletas, e deve ser realizado o mais rpido e no menor

nmero de vezes possvel. Degelos prolongados causam grande aumento da

temperatura do ar da cmara, o que tambm causa o aumento da temperatura

das frutas e verduras, podendo provocar at condensao de gua sobre a

superfcie das mesmas, aumentando a ocorrncia de podrides.

O degelo em cmaras comerciais geralmente feito de trs formas

diferentes.

Tabela 10 - Dados referentes a potncia necessria do eletroventilador de acordo com a variao da temperatura interna da cmara.

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A forma mais comum para grandes cmaras a injeo de gs

refrigerante quente, sob alta presso, no evaporador. Para cmaras menores

pode ser usado o aquecimento do evaporador com uma resistncia eltrica ou

um banho com gua, com temperatura ambiente at a completa fuso do gelo.

O clculo de carga trmica efetuado para um perodo de 24 horas.

Entretanto, devemos considerar um perodo de 16 a 20 horas de operao dos

equipamentos, de forma a possibilitar o degelo, as eventuais manutenes e,

tambm, possveis sobrecargas de capacidade. Recomenda-se considerara 18

horas de funcionamento para os clculos.

28

5.0 - Dicas para Proporcionar um Melhor Rendimento da

Cmara 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 portas

abertas, ventilador mal posicionado ou dutos de ar condicionado direcionado

diretamente para cmara.

5.2 - Respeite a capacidade que a cmara frigorfica suporta

Colocar produtos acima da linha de carga mxima influi no rendimento do

equipamento, como consome muito mais energia eltrica e pode ainda estragar

os produtos estocados por no receberem a temperatura adequada de

conservao. Cuidado especial com as sadas de ar e no obstruir circuladores

e evaporadores.

5.3 - Limpeza e manuteno peridicas

As cmaras frigorficas devem ser limpos diariamente, especialmente

retirando papis, embalagens ou qualquer coisa que possa entupir sadas de ar

ou ralos.

5.4 - Evite fontes de calor prximas aos equipamentos

a mesma teoria das correntes de ar; a incidncia de luz excessiva pode

trazer calor desnecessrio para os equipamentos e prejudicar o desempenho

destes, como tambm estragar os produtos estocados.

5.5 - Organizao dos produtos dentro da cmara fria

Observe a temperatura de conservao 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 cmara, buscar deixar

os produtos que estiverem com temperatura elevada entrar em conformidade

com a temperatura ambiente para posterior armazenamento na cmara.

5.6 - Controle a iluminao de cmara Frigorfica

Alm de usar lmpadas corretas, oriente os usurios da cmara fria

apaga-las quando no estiverem utilizando o espao. Caso seja necessrio,

vale investir em sistemas de acendimento automtico.

5.7 - Mantenha as portas da cmara sempre fechadas se possvel

Deixar as portas abertas traz tudo o que a cmara frigorfica no precisa

como correntes de ar, entrada de calor e acmulo de gelo no evaporador. Caso

haja muita circulao e entrada e sada de pessoas, uma alternativa usar

cortinas de PVC que reduz o consumo de energia e no perde tanto frio.

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6.0 - Dicas para evitar o desperdcio de Energia em Cmara

frigorificas

So dicas importantes para a preveno do desperdcio de energia:

O sub-resfriamento do lquido refrigerante;

A utilizao de conservadores que permitem operaes com menores

presses na descarga dos compressores;

A aplicao de variadores de frequncia em motores de compressores e

ventiladores;

Otimizao 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 ir gastar muito mais energia eltrica do que o devido.

Combater a umidade presente no ar com a instalao de

desumidificao o qual combate a formao de gelo nos evaporadores e

interior de cmaras, a condensao em pisos e paredes, a formao de

neve ou nevoa e degelos constantes. Poucas empresas se do conta do

custo representado por estes fatores que somados em alguns casos

chegam a 30% da energia gasta pelo sistema de refrigerao.

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7.0 Segurana na Operao de Cmaras Frigorficas

O trabalho em ambientes frios, como cmaras frigorificas e o manuseio

de cargas congeladas, pode ser extremamente prejudicial a sade do

trabalhador.

Figura 8 Perigos da Exposio ao Frio.

Fonte: McQuay

7.1 Equipamentos de Proteo Individual

Para no contrair uma doena ocupacional e evitar um acidente

(hipotermia, por exemplo), basta adotar algumas prticas de segurana durante

a jornada de trabalho.

Tais como:

Usar botas isolantes, luvas, calas e meias de l, suter, camiseta e

uma capota com capuz para minimizar a temperatura do corpo acima de 36C.

Monitorar o ambiente de trabalho com termmetro adequado.

Certificar-se de que a roupa de proteo esteja devidamente seca, caso

esteja mida, trocar imediatamente por outra.

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Utilizar proteo adicional de corpo inteiro, quando o trabalho o trabalho

ser realizado em locais com temperaturas inferior 4C.

Trabalhar sempre em dupla, nunca sozinho.

Consumir alimentos slidos e lquidos quentes nos intervalos de

trabalho.

Ambientar-se aos poucos para os recm-contratados.

No expor quaisquer partes da pele em ambientes com temperaturas

equivalentes a -32C.

Figura 9 Equipamentos de Proteo Individual

Fonte: McQuay

7.2 Sistemas de Segurana em Cmaras Frigorficas

Faz necessrio alm dos intens. de proteo individual (EPI), o uso de

equipamentos de seguranas para as cmara apara assegurar total segurana

aos operadores. Estes intens. devem ser pensando na execuo do projeto.

Nas Figuras abaixo, apresenta-se alguns dos itens de segurana

utilizados nos projetos de cmara frigorficas.

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Figura 10 Alarmes de Aprisionamento

Figura 11 Sensores de Temperatura e Extintores

Figura 12 Luz de Emergncia, indicando a sada.

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8.0 Concluso

Ao final da elaborao e leitura dos temas abordados, notamos que no

momento de se projetar uma cmara frigorifica deve-se levar em considerao

diversos fatores, desde o local onde a cmara ser instalada at o tipo de

produto que ser armazenada na mesma. Todos os fatores devem ser

calculados e analisados de forma a sempre diminuir as trocas trmicas e o

consumo de energia.

As cmaras so de grande importncia para a sociedades, pois graas 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 desperdcio de alimentos.

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Referncias Bibliogrficas

Silva, J.G; Introduo Tecnologia da Refrigerao e da Climatizao,

Artliber, 2 edio, 2010.

engel, Y.A; Transferncia de Calor e Massa Uma Abordagem

Prtica, McGrawHill, 3 edio, 2005.

http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep; ltimo

acesso em: 14 Set.

http://www.mcquay.com; ltimo acesso em: 29 Out.

http://www.kdliluminacao.com.br ltimo acesso em: 30 Out.

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APENDICE A Clculos Em anexo.

APENDICE B Folha de Desenho

Em anexo.