09. Exerc Cio Sobre a Carga T Rmica de Um Frigor Fico 02-09-2010

FEMEC/UFU – CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA – REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO

Prof. Orosimbo Andrade de Almeida Rego

09 - EXERCÍCIO SOBRE CARGA TÉRMICA DE REFRIGERAÇÃO



Calcular a Carga Térmica do Frigorífico

Dados:

• Local- - São Paulo

• Abate – 300 cabeças/dia realizado em uma hora

• Carga na Câmara de Resfriamento – Abate de 01 dia – Resfriamento em 24h

• Carga no Túnel de Congelamento – Abate de 01 dia – Congelamento em 24h

• Carga na Estocagem de Resfriado – Abate de 02 dias

• Carga na estocagem de Congelado – Abate de 06 dias



CARGA TÉRMICA DE CONDUÇÃO E INSOLAÇÃO

24... cfiec TTTAUQ

iso

iso

l

KU Desprezando as resistências térmicas de convecção

C.h.m

kcal 0,136U

2 Paredes e Teto de Painéis Frigoríficos

Desconsiderando o calor de condução pelo piso

Qc = 0,136.[16.5.(31+2-0) + 14.5.(-30-0) + 16.5.(15-0) + 14.5.(15-0) + 14.16.(31-0)].24 = 31772 kcal/dia

1 – Câmara de Resfriamento – T = 0°C

Temperatura Externa e Insolação Te = 31°C, TBU = 24°C ΔTins = 2°C

São Paulo e Paredes Claras

Teto com Ático Ventilado



2 – Túnel de Congelamento – T = -30°C

Qc = 0,136.[16.5.(31+2-(-30)) + 14.5.(15-(-30)) + 16.5.(15-(-30)) + 14.5.(0-(-30)) + 14.16.(31-(-30))].24 = 89936 kcal/dia

3 – Câmara de Estocagem de Carne Resfriada – T = 0°C

Qc = 0,136.[32.5.(15-0) + 14.5.(15-0) + (32.5-10.4).(31+2-0) + 10.4.(15-0) + 14.5.(15-0) + 14.32.(31-0)].24 = 75147 kcal/dia



4 – Câmara de Estocagem de Carne Congelada – T = -20°C

Qc = 0,136.[18.10.(31+2-(-20)) + 32.10.(31-(-20)) + 18.10.(31+2-(-20)) + 32.5.(15-(-20)) + 32.5.(31-(-20))

+ 18.32.(31-(-20)].24 = 256341 kcal/dia

INSOLAÇÃO

5 – Túnel de Choque Térmico da Carcaça – T = -40°C

Qc = 0,136.[((20+5).2.5 + 5.20).(15-(-40))].24 = 2618 kcal/dia



6 – Sala de Abate – T = 15°C

Qc = 0,136.[24.5.(31+2-15) + 28.5.(0-15) + 24.5.(31+2-15) + 32.5.(31-15) + 24.32.(31-15)].24 = 55710 - 2618 = 53092 kcal/dia

7 – Corredor – T = 15°C

Qc = 0,136.[16.5.(0-15) + 16.5.(-30-15) + 32.5.(0-15) + 32.4.(31-15)].24 = -16816 kcal/dia



8 – Corredor – T = 15°C

Qc = 0,136.[4.5.(31+2-15) + 32.5.(-20-15) + 14.5.(-30-15) + 14.5.(0-15) + 4.32.(31-15)].24 = -24127 kcal/dia

Carga Térmica Total de Condução e Insolação = 31772+89936+75147+ 256341+2618+53092-16816–24127+5927 = 473890 kcal/dia

9 – Expedição – T = 15°C

Qc = 0,136.[4.10.(0-15) + 4.4.(31-15) + 14.4.(31+2-15) + 4.4.(31-15) + 4.14.(31-15)].24 = 5927 kcal/dia



v b h h T TE C E 0 7 1, . . . . /

ieEEi hhVQ ..

ZVnV cfE ..

CARGA TÉRMICA DE INFILTRAÇÃO

V v tE E .

EXTERIOR – Te = 31°C; Tbu = 24ºC; Φ = 60%; he = 75,9 kJ/kg; ρe = 1,025 kg/m3

CORREDOR – Te = 15°C; Φ = 80%; he = 38,77 kJ/kg; ρe = 1,096 kg/m3

Z n

CÂMARAS FRIAS – Φ = 80%

Portas



1. Câmara de Resfriamento – T1 = 0°C; Φ = 80%; h1 = 8,31 kJ/kg; ρ1 = 1,167 kg/m3

Vcf = 16.14.5 = 1120 m3 n = 2,34 e Z = 1

Ve = 2,34.1120.1 = 2620,8 m3/dia

Qi = 2620,8.1,096.(38,77 - 8,31) = 87493 kJ/dia = 20931 kcal/dia

2.Túnel de Congelamento – T2 = -30°C; h2 = -29,65 kJ/kg; ρ1 = 1,318 kg/m3

Vcf = 16.14.5 = 1120 m3 n = 1,83 e Z = 1

Ve = 1,83.1120.1 = 2049,6 m3/dia

Qi = 2049,6.1,096.(38,77 –(-29,65)) = 153696 kJ/dia = 36769 kcal/dia

3.Câmara de Estocagem de Carne Resfriada – T3 = 0°C; h3 = 8,31 kJ/kg; ρ3 = 1,167 kg/m3

Vcf = 32.14.5 = 2240 m3 n = 1,591 e Z = 1

Ve = 1,591.2240.1 = 3566 m3/dia

Qi = 3566.1,096.(38,77 –8,31) = 119048 kJ/dia = 28480 kcal/dia

4.Câmara de Estocagem de Carne Congelada – T4 = -20°C; h4 = -18,74 kJ/kg; ρ4 = 1,265 kg/m3

Vcf = 18.32.10 = 5760 m3 n = 1,201 e Z = 0,6

Ve = 1,201.5760.0,6 = 4151 m3/dia

Qi = 4151.1,096.(38,77 –(-18,74)) = 261641 kJ/dia = 62594 kcal/dia

Z n



5.Túnel de Choque Térmico das Carcaças – T5 = -40°C; h5 = -40,02 kJ/kg; ρ5 = 1,375 kg/m3

2 portas de 1 X 2 metros para entrada e saída das carcaças, abertas 30 segundos/dia

smvE

3865,0288/2331.2.2.1.7,0

Ve = 2.0,865.30 = 52 m3/dia

Qi = 52.1,096.(38,77-(-40,02)) = 4490 kJ/dia = 1074 kcal/dia

6.Sala de Abate – T6 = 15°C; h6= 38,77 kJ/kg; ρ6 = 1,096 kg/m3

1 porta de 1,5 X 2,2 metros para entrada do gado, aberta durante o abate (3600 segundos/dia)

smvE

3786,0304/2881.2,2.2,2.5,1.7,0

Ve = 0,786.3600 =2830 m3/dia

Qi = 2830.1,025.(75,9 – 38,77) = 107705 kJ/dia = 27767 kcal/dia

7.Corredor – T7 = 15°C; h7 = 38,77 kJ/kg; ρ7 = 1,096 kg/m3

Ve = 3,23.640.2 = 4135 m3/dia

Qi = 4135.1,025.(75,9 –38,77) = 157371 kJ/dia = 37649 kcal/dia

Vcf = 4.32.5 = 640 m3n = 3,23 e Z = 2

8.Corredor – T8 = 15°C; h8 = 38,77 kJ/kg; ρ8 = 1,096 kg/m3

Vcf = 4.32.5 = 640 m3 n = 3,23 e Z = 2

Ve = 3,23.640.2 = 4135 m3/dia

Qi = 4135.1,025.(75,9 –38,77) = 157371 kJ/dia = 37649 kcal/dia

FRIGORÍFICO



9.Expedição – T8 = 15°C; h8 = 38,77 kJ/kg; ρ8 = 1,096 kg/m3

3 portas de 3 X 3,5, abertas 20 min/dia

smvE

3154,3304/2881.5,3.5,3.3.7,0

Ve = 3,154.3.20.60 =11354 m3/dia

Qi = 11354.1,025.(75,9 – 38,77) = 432128 kJ/dia = 103380 kcal/diaCarga Térmica Total de Infiltração = 20931+36769+28480+62594+1074+27767+37649+37649+103380 = 356293 kcal/dia

CARGA TÉRMICA DE PRODUTO

fcgcgcgentrPR TTCpLTTCpDQ ...PROPRIEDADES TÉRMICAS

DA CARNE

1. Câmara de Resfriamento – 300 cabeças/dia, Ti = 30°C; Tf = 0°C

diakcal 00687510)75.(30300.250.0,QPR

2. Túnel de Congelamento – 300 cabeças/dia, Ti = 0°C; Tf = -20°C

diakcal4728750(-20))]-0,40.(-3 54 (-3))-,75.(0300.250.[0 QPR

5. Túnel de Choque Térmico – 5mm de espessura → 1% do peso da carcaça, Ti = 30°C; Tf = -30°C

diakcal5906354] (-3))-3001.[0,75.(300.250.0, QPR

Carga Térmica Total de Produtos = 1687500 + 4728750 + 59063 = 6475313 kcal/dia

smvE

3154,3304/2881.5,3.5,3.3.7,0

Ve = 3,154.3.20.60 =11354 m3/dia

Qi = 11354.1,025.(75,9 – 38,77) = 432128 kJ/dia = 103380 kcal/dia

Cpresf = 0,75 kcal/kg.°C; Cpcong = 0,40 kcal/kg.°C; L = 54 kcal//kg: Tcong = -3°C



CARGA TÉRMICA DE PESSOAS

tqNQ metpe ..CALOR DE METABOLISMO DAS PESSOAS

6. Sala de Abate – 40 pessoas – 2 horas/dia, T6 = 15°C

Qpes = 40.180.2 = 14400 kcal/dia

7.Corredor – 5 pessoas – 8 horas/dia, T7 = 15°C

Qpes = 5.180.8 = 7200 kcal/dia

8.Corredor – 5 pessoas – 8 horas/dia, T8 = 15°C

Qpes = 5.180.8 = 7200 kcal/dia

9.Expedição – 4 pessoas – 8 horas/dia, T8 = 15°C

Qpes = 4.180.8 = 5760 kcal/dia

Carga Térmica Total de Pessoas = 14000 + 7200 + 7200 + 5760 = 34560 kcal/dia

Qmet = 180 kcal/h.pessoa



CARGA TÉRMICA DEVIDO À ILUMINAÇÃO

tWQil ..86,0 AwW .

Câmaras e |Túneis – Iluminação e Lâmpadas Germicidas – 1W/m2 – 24h/dia

Corredores e Expedição – 5W/m2 – 8h/dia

Abate – 10W/m2 – 2h/dia

1. Câmara de ResfriamentoQil = 0,86.14.16.1.24 = 4623 kcal/dia

2. Túnel de CongelamentoQil = 0,86.14.16.1.24 = 4623 kcal/dia

3.Câmara de Estocagem de Carne ResfriadaQil = 0,86.14.32.1.24 = 9246 kcal/dia

4.Câmara de Estocagem de Carne CongeladaQil = 0,86.32.18.1.24 = 11889 kcal/dia

5. Túnel de Choque Térmico da CarcaçaQil = 0

Qil = 0,86.24.32.10.2 = 13210 kcal/dia6. Sala de Abate

Qil = 0,86.4.32.5.8 = 6385 kcal/dia

7.Corredor

8.Corredor

Qil = 0,86.4.32.5.8 = 6385 kcal/dia

Qil = 0,86.4.14.5.8 = 1926 kcal/dia

9.Expedição

Carga Térmica de Iluminação = 4623 + 4623 + 9246 + 11889 + 13210 + 6385 + 6385 + 1926 = 58287 kcal/dia



CARGA TÉRMICA DEVIDO AOS MOTORES DOS VENTILADORES

motmotventmot

tCVPQ

.632

).(.

Motores dos Ventiladores de ½ a 1 CV (Pequena Carga Térmica) → ηmot = 0,70

de 1 a 5 CV (Grande Carga Térmica) → ηmot = 0,78

TRCVaP estventmot 6,04,0..

eqmotiilipeipriiiciaprox QQQQQQCT .......

1. Câmara de Resfriamento – Tempo de funcionamento 22h/dia

TR 23,31 dia

kcal 1692125 4623 1687500 20931 31772CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.23,31 = 12CV

Qmot = 12.632.22/0,78 = 213907 kcal/dia

2. Túnel de Congelamento – Tempo de funcionamento 22h/dia

TR 67 dia

kcal 4860078 4623 4728750 36769 89936 CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.67 = 33,5CV

Qmot = 33,5.632.22/0,78 = 597159 kcal/dia

3. Câmara de Estocagem de Carne Resfriada – Tempo de funcionamento 22h/dia

Pmot(CV) = 0,5.1,56 = 0,78CV

TR 1,56 dia

kcal 112873 9246 28480 75147 CTaprox

Qmot = 0,78.632.22/0,78 = 13904 kcal/dia



4. Câmara de Estocagem de Carne Congelada – Tempo de funcionamento 22h/dia

TR 4,56 dia

kcal 330824 11889 62594 256341 CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.4,56 = 2,28CV

Qmot = 2,28.632.22/0,78 = 40642 kcal/dia

5. Túnel de Choque Térmico das Carcaças – Tempo de funcionamento dos ventiladores 1,5h/dia (Aula 06)

TR 0,86 dia

kcal 62755 59063 1074 2618 CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.0,86 =0,43CV

Qmot = 0,43.632.1,5/0,78 = 523 kcal/dia

6. Sala de Abate – Tempo de funcionamento dos ventiladores 22h/dia

TR 1,49 dia

kcal 108469 13210 14400 27767 53092 CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.1,49 = 0,75CV

Qmot = 0,75.632.22/0,70 = 14897 kcal/dia

7. Corredor – Tempo de funcionamento dos ventiladores 22h/dia

TR 0,47 dia

kcal 34418 6385 7200 3764916816- CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.0,47 = 0,24CV

Qmot = 0,24.632.22/0,70 = 4767 kcal/dia



8. Corredor – Tempo de funcionamento dos motores dos ventiladores 22h/dia

TR 0,37 dia

kcal 27107 6385 . 7200 37649 24127- CTaprox

Pmot(CV) = 0,5.0,37 = 0,19CV

Qmot = 0,19.632.22/0,70 = 3774 kcal/dia

9. Expedição – Tempo de funcionamento dos motores dos ventiladores 22h/dia

Pmot(CV) = 0,5.1,61 = 0,81CV

TR 1,61 dia

kcal 116993 1926 5760 103380 5927 CTaprox

Qmot = 0,81.632.22/0,70 = 16089 kcal/dia

Carga Térmica dos Motores dos Ventiladores = 213907 + 597159 + 13904 + 40642 + 523 + 14897 + 4767 + 3774 + 16089 = 905662 kcal/dia



PLANILHA DA CARGA TÉRMICA

24

.n

CTPf

CÂMARA TEMP ºC CONDUÇÃO INFILTRAÇÃO PRODUTO PESSOAS ILUMINAÇÃO MOTORES CARGA TÉRMICA (DIA)

CARGA TÉRMICA (TR)

TEMPO DE FUNCIONAMENTO

(H/DIA)

POTÊNCIA FRIGORÍFICA

(TR)

1 0 31772 20931 1687500 0 4623 213907 1958773 26,99 22 29,44

3 0 75147 28480 0 0 9246 13904 126777 1,75 22 1,91

6 15 53092 27767 0 14400 13210 14897 123366 1,70 22 1,85

7 15 -16816 37649 0 7200 6385 4767 39185 0,54 22 0,59

8 15 -24127 37649 0 7200 6385 3774 30881 0,43 22 0,47

9 15 5927 103380 0 5760 1926 16089 133082 1,83 22 2,00

AT 124995(5,18%)

255856(10,61%)

1687500(69,96%)

34560(1,43%)

41775(1,73%)

267338(11,08%)

2412024(100%)

33,23(29,05%)

2 -30 89936 36769 4728750 0 4623 597159 5457237 75,19 22 82,03

4 -20 256341 62594 0 0 11889 40642 371466 5,12 22 5,58

5 -40 2618 1074 59063 0 0 523 63278 0,87 1,5 13,95

BT 348895(5,92%)

100437(1,70%)

4787813(81,25%)

016512

(0,28%)638324

(10,83%)5891981(100%)

81,18(70,95%)

Total 473890(5,70%)

356293(4,29%)

6475313(77,97%)

34560(0,42%)

58287(0,70%)

905662(10,90%)

8304005(100%)

114,41100%



VOLTAR



Acréscimo devido a Insolação em °C

Orientação da Parede Escura Média Clara

SE 4.5 2.5 1.5

E 6 3.5 2

NE 3.2 2 1

NE 1 0.2 -

NO 3.2 2 1

O 6 3.5 2

SO 4.5 2.5 1.5

Forro 10 6 3.5

VOLTAR



Z = Fator de movimentação nas câmarasZ = 1 ; circulação normal (câmaras de resfriamento, túnel de congelamento, estocagem de resfriado e etc…)Z = 0,6 ; baixa circulação (estocagem de congelado)Z = 2 ; alta circulação ( plataformas de expedição e descarga, abate, desossa, corredores de circulação e etc…)

VOLTAR

FATOR DE MOVIMENTAÇÃO NAS CÂMARAS - Z

VOLTAR 2



VOLUME DA CÂMARA (M3)

T < 0°C T ≥ 0°C

7 29 38

8,5 26,2 34,5

11,5 22,5 29,5

14 20 26

17 18 23

23 15,3 20

28 13,5 17,5

42 11 14

57 9,3 12

85 8,1 9,5

115 7,4 8,2

140 6,3 7,2

170 5,6 6,5

230 5 5,5

420 3,8 3,9

570 2,6 3,5

700 2,3 3

850 2,1 2,7

1150 1,8 2,3

1400 1,5 2

2000 1,3 1,6

40000 0,2 0,3

Tabela 3 - Número diário de trocas de ar ( /dia)

VOLTAR

NÚMERO DE TROCAS DIÁRIAS DO AR NAS CÂMARAS - n

VOLTAR 2



PRODUTO CALOR ESPECÍFICO(KCAL/KG.°C)

CALOR DE SOLIDIFICAÇÃO

(KCAL/KG)

TEMPERATURA DE

CONGELAMENTO(°C)RESFRIADO CONGELADO

ABACAXI 0,90 0,50 71 -2

BATATAS 0,80 0,42 58 -1,7

BOI 0,75 0,40 54 -3

PORCO 0,72 0,40 52 -2

LARANJA 0,92 0,47 68 -2,2

LEITE 0,94 0,49 70 0

PEIXE 0,82 0,41 58 -2

QUEIJO 0,64 0,36 43 -10

SORVETE 0,78 0,45 26 -5

PROPRIEDADES TÉRMICAS DE ALIMENTOS

VOLTAR



Temperatura (°C) Calor de Metabolismo (kcal/h.pessoa)

≥ 10 180

4 215

-1 240

-7 265

-12 300

-18 330

-24 360

CALOR DE METABOLISMO DE PESSOAS

VOLTAR

09. Exerc Cio Sobre a Carga T Rmica de Um Frigor Fico 02-09-2010

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