Universidade Estadual do GoiásUnidade de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnuCeT

PROJETO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA PARA ARMAZENAMENTO DE PÊRA

Ludmilla Souza Barbosa

Anápolis, Junho de 2007.

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Universidade Estadual do GoiásUnidade de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnuCET

PROJETO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA PARA ARMAZENAMENTO DE PÊRA

Ludmilla Souza Barbosa

Disciplina: Conservação a frio de produtos Agrícolas

Professora: Dr.ª Maria Madalena Rinaldi

Anápolis, Junho de 2007.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 012 INSTALAÇÕES FRIGORIFICAS 032.1 Armazenagem Refrigerada 032.1.1 Princípios de Refrigeração compressão 032.1.2 Componente do Sistema de Refrigeração 042.2 Construções de Câmaras 052.2.1 Circulação de Ar 072.2.2 Umidade 072.2.3 Temperatura 082.2.4 A composição da atmosfera 092.2.5 Ventilação 093 EMBALAGENS PARA FRUTAS 094 DETERMINAÇÃO DA CARGA TÉRMICA 124.1 Cálculo da carga térmica 124.1.1 Parâmetros 134.2 Transmissão 144.3 Infiltração 154.4 Resfriamento 164.5 Respiração 164.6 Embalagem 174.7 Palete 174.8 Cargas Adicionais 184.8.1 Iluminação 184.8.2 Motores 194.8.3 Empilhadeira: 194.8.4 Pessoas 195 CARGA TÉRMICA TOTAL 206 EQUIPAMENTO 217 LAYOUT DA CÂMARA 228 CONCLUSÃO 2310 BIBLIOGRAFIA 24

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1 INTRODUÇÃO

Atualmente, as Centrais de Abastecimento S.A. (CEASA) são responsáveis

por quase totalidade de comercialização das hortifrutícolas no País, existindo cerca

de 50 unidades, distribuindo em torno de 25 milhões de toneladas de frutas e

hortaliças por ano. A Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo

(CEAGESP), o mais importante mercado atacadista de frutas e hortaliças na América

Latina, comercializou, em 2000, a média de 11 mil toneladas por dia, com perdas

diárias que chegaram a 15% desse total (NETO et al., 2006).

Apesar da inexistência de estatísticas oficiais, o desperdício de frutas e

hortaliças no Brasil é estimado em mais de 40% da produção, o que representa mais

de 14 milhões de toneladas. Enquanto essa perda supera a produção total de muitos

países da América Latina, mais de 30% da população brasileira não tem acesso a

nenhum tipo de fruta ou hortaliça. Dentre as frutas de grande importância nacional,

temos a pereira (Pirus communis L.), que possui um alto consumo, sendo a quarta

fruta de clima temperado mais consumido no Brasil, após a maçã e o pêssego

(Nakasu e Leite, 1990; Zecca, 1995). No entanto, quando se compara a produção

brasileira dessas frutas, é a menos expressiva, o que impõe ao país a condição de

segundo maior importador, com cerca de 162 mil toneladas, em 1997 (João et al.

2002; Madail e Reichert, 2002).

A pêra é considerada um fruto típico de clima temperado sendo os seus

principais cultivares originários do Oriente e da Europa, onde o inverno é de frio

intenso. A pereira é uma planta que necessita de enxertia, com a utilização do

marmeleiro ou das próprias pêras orientais, e polinização cruzada; geralmente as

plantas entram em produção a partir do terceiro ano e a colheita ocorre entre

dezembro e abril. A pêra é uma fruta delicada, necessitando de ambiente frio e

umidade para uma boa conservação (SATO & ASSUMPÇÃO, 2003).

Os mesmos autores sintam ainda que geralmente, seu armazenamento pode

alcançar até 3 meses em temperaturas entre menos de 1,5° e O°C e umidade

relativa entre 90% e 95%, sendo ainda necessário boa ventilação, pois sua casca é

sensível a gases como dióxido de enxofre (SO2 ) e gás carbônico (CO2 ). Alguns

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depósitos utilizam ambiente controlado para esses gases, cujo percentual varia de

acordo com a variedade, sempre com a finalidade de conservar o fruto em ótimas

condições para o consumo in natura.

Com a abertura econômica, e conseqüentemente uma concorrência mais

acirrada, é importante que não somente o produtor agrícola, mas também toda a

cadeia de alimentos aumente a produtividade e também a qualidade. Estes fatores já

começam a ser primordiais para a própria sobrevivência econômica dos envolvidos.

As perdas podem ser reflexos da falta de utilização de tecnologias pós-

colheita apropriadas, como, por exemplo, armazenamento e embalamento

adequados a cada produto. De acordo com CORTEZ et al. (2002) e THOMPSON

(2002) citados por NETO et al. (2006), a qualidade inicial do produto, o tipo de

manuseio e o método de armazenamento utilizado influenciam na qualidade final do

produto. Quanto mais baixa a temperatura, mais lentamente ocorrerão as reações

químicas, as ações enzimáticas e o crescimento microbiano. Todavia, os produtos

possuem diferentes níveis de tolerância à baixa temperatura. Estas perdas poderiam

ser reduzidas e minimizadas através do uso de conceitos de engenharia, tais como a

introdução da "Cadeia do Frio". A "Cadeia do Frio" é um conceito bastante conhecido

nos países desenvolvidos e consiste basicamente em resfriar o produto desde a

colheita e mantê-lo frio até o consumo final (TANABE & CORTEZ, 1998).

. Ainda hoje no Brasil, que é um país onde a temperatura ambiente é

relativamente alta, é comum o produto só receber refrigeração nos refrigeradores

domésticos. Mesmos nos grandes supermercados são raros os produtos agrícolas

que são comercializados refrigerados. Existe uma tendência de aumento na

utilização da refrigeração, não somente por exigência do consumidor, mas também

porque, segundo pesquisas de mercado, o consumidor vai ao supermercado movido

pela necessidade de consumir produtos "in natura", sendo que estes produtos

acabariam servindo de chamariz para os outros produtos do supermercado.

Dentro desse contexto este projeto tem o objetivo de fornecer informações

sobre a cadeia do frio e sua importância para frutas e hortaliças destinadas ao

consumo “in natura”, embalagens adequadas, bem como demonstra um projeto de

uma câmara frigorífica para pêra.

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2. INSTALAÇÕES FRIGORÍFICAS

Os hortofrutícolas são tecidos vivos sujeitos as alterações contínuas após a

colheita. Algumas dessas alterações são desejáveis para o consumidor, outras são

totalmente indesejáveis, pois diminuem a qualidade do produto ou implicam mesmo a

sua perda. Estas alterações não podem ser evitadas. Pode, no entanto, recorrendo

à aplicação de cuidados ou tecnologias pós-colheita, retardar-se largamente essas

modificações.

A pêra, assim como a maça, uva, limão, beterraba, cebola, mamão (...), e

outros podem ser armazenados, sob refrigeração, por períodos prolongados

(semanas ou meses). Devido à sazonalidade da produção, a armazenagem

refrigerada destes produtos vem se tornando uma prática quase imprescindível ao

sistema de distribuição de alimentos nos grandes centros. Além disso, a

comercialização (exportação/importação) de frutas só é possível por meio de um

sistema de transporte apropriado e de refrigeração.

Uma câmara de estocagem, tanto no local de produção quanto na distribuição,

consiste essencialmente de um recinto devidamente isolado termicamente.

2.1 Armazenagem Refrigerada

2.1.1 Princípios de Refrigeração

A refrigeração cria uma superfície fria que absorve calor por condução,

convecção ou radiação. A fonte convencional é o refrigerante, que absorve calor ao

passar de liquido a vapor. A amônia é o refrigerante mais comum em grandes

instalações, pois não é cara, vaporiza-se a baixas pressões e absorve grandes

quantidades de calor. No entanto, poderá causar danos ao produto em caso de

vazamento, pois é corrosiva quando combinada com a água, explosiva em certas

concentrações e tóxica ao homem. Por essa razão, o Freon-12 ou Freon-22 são

substitutos da amônia em instalações de pequeno e médio porte. Na figura 1 é

mostrado o esquema simplificado de um ciclo de refrigeração por compressão.

O refrigerante entra no compressor em baixa pressão como vapor

superaquecido. O mesmo entra no condensador como vapor, em pressão elevada,

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onde a condensação do refrigerante ocorre pela transferência de calor para a água

de refrigerante ou para o meio ambiente. O refrigerante deixa então o condensador

como liquido, a uma pressão elevada. Esta pressão é reduzida ao fluir pela válvula

de expansão, resultando em evaporação instantânea de parte do liquido. O liquido

restante, agora em baixa pressão é vaporizado no evaporador, como resultado da

transferência de calor da câmara e do produto que está sendo refrigerado. Este

vapor aquecido retorna então para o compressor, completando o ciclo.

Figura 1: Esquema de um sistema de refrigeração por compressão

2.1.2 Componente do Sistema de Refrigeração

Os equipamentos usados em armazenamento refrigerado constam de

evaporador, compressor, condensador, ventilador, válvulas e medidores. Para que o

sistema funcione correta e economicamente, todos os componentes devem ser

compatíveis em tamanho e capacidade.

a) Evaporador: há vários anos, os evaporadores ou resfriadores em construção

pára armazenamento de perecíveis consistiam de uma simples serpentina ou

tubos montados nas paredes ou teto das câmaras. O ar circulava por

convecção natural. Assim, os produtos próximos ao piso geralmente

congelavam e aqueles próximos ao teto permaneciam aquecidos. Hoje, a

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armazenagem depende de ventiladores para circular o ar, uniformizar a

temperatura e aumentar a taxa de transferência de calor.

b) Condensador: é o componente no qual o calor proveniente da câmara de

armazenagem é rejeitado. Os condensadores com água fria são usuais nos

grandes sistemas, sendo a água recirculada. Os condensadores a ar são

comumente utilizados em pequenas instalações. Alguns condensadores,

semelhantes aos evaporadores, consistem de finas serpentinas resfriadas por

ar ou água. Outros mais complexos são feitos de tubos duplos, onde circula

água fria em um tubo e o refrigerante no outro.

c) Compressor: em geral, em sistemas de refrigeração são empregados três

tipos de compressor: o cíclico (cilindro e pistão), o rotativo e o rotativo

helicoidal.

No armazenamento de perecíveis há uma época de alta e outra de baixa

demanda de refrigeração. Portanto, o compressor deve ser escolhido de modo a

atender a carga máxima de refrigeração e possuir um sistema de redução de

capacidade. Depois que o produto é refrigerado até atingir a temperatura de

armazenamento, a máxima capacidade do refrigerador torna-se desnecessária.

2.2 Construções de Câmaras

Nas câmaras refrigeradas, comumente as paredes são construídas em blocos

de carvão ou de concreto especial reforçados, e o piso, em concreto comum com

isolamento. Mas é cada vez maior o uso de painéis pré-moldados, constituídos de

chapas tratadas contra corrosão e com isolamento de poliuretano ou poliestireno.

Onde o poliuterano e o poliestileno são relativamente impermeáveis ao vapor de

água. A escolha do isolante depende de seu custo, da disponibilidade de mão-de-

obra especializada e da qualidade de isolamento desejada. Esses painéis pré-

moldados são montados em uma estrutura de piso adequado, onde deverão oferecer

espaço interno livre de colunas e vigas para não prejudicar a movimentação do

produto ou do ar.

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As câmaras de grandes dimensões devem ser analisadas com cuidado, pois

podem ser unidades de armazenamento e comercialização, que devem facilitar a

contagem e a carga e descarga dos veículos, o que reduzindo a necessidade de

mão-de-obra e agilizando as operações. Os paletes devem obedecer à

padronização da ISOII. Esta norma recomenda as dimensões de 1000 x 1200 mm,

onde nesse trabalho esta sendo usado paletes da INDUPAL, um palete industrial

multi-usos em plástico, por excelência; 3 bases intercambiáveis; Tabuleiro superior

totalmente fechado; de carga estática, 3200kg e carga dinâmica de 1500kg sendo

seu peso de 21,5kg.

Figura 2: Palete de Plástico

Como foi comentado anteriormente, o armazenamento de perecíveis há uma

época de alta e outra de baixa demanda de refrigeração, assim a instalação

frigorífica deve ser projetada com base na máxima carga de refrigeração. Este pico

ocorre quando as temperaturas externas maiores e o fluxo de calor se movem para o

interior da instalação de resfriamento e armazenamento. Tal pico de carga depende

da quantidade de produto recebido a cada dia, da temperatura da produção no

momento em que será submetido à refrigeração, do calor especifico do produto e da

temperatura final atingida.

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2.2.1 Circulação de Ar

A circulação de ar é necessária em torno da carga, de modo a manter o

produto à temperatura adequada, pois a temperatura do ar vai subindo à medida que

remove calor do produto. Durante a remoção do calor de campo, a circulação do ar

deve ser maior (0.25-0.5 m/s) em torno das paletes, devendo ser, posteriormente,

reduzida a fim de, não só evitar custos desnecessários, mas também para evitar

eventuais perdas de água.

O ar deve ser fornecido ao sistema num volume suficiente para remover o

calor vital do produto e o calor que entra pelas superfícies externas e portas. O ar

deve ser fornecido à câmara num fluxo suficiente para circular em toda a câmara. A

uniformidade desta circulação é conseguida pela adequada localização dos

ventiladores e pelo posicionamento das paletes ou dos paloxes, que devem ser

empilhados de modo a permitir um fluxo livre na direção apropriada. Se a umidade

relativa for mantida elevada, a circulação do ar não deverá afetar a perda de peso do

produto.

2.2.2 Umidade

Para manter a umidade desejável no armazenamento a frio, é necessário

operar o evaporador o mais próximo possível da temperatura da câmara.

Uma perda de água acentuada resulta em perdas na aparência, textura e

peso. A manutenção de uma umidade relativa elevada nas câmaras de conservação

dos produtos reduz a perda de água. A umidade relativa (UR) é uma medida da água

no ar, ou, por outras palavras, é a concentração de vapor de água no ar. O ar

completamente seco tem uma UR de 0% e o ar completamente saturado (não pode

suportar mais umidade) tem uma UR de 100%. A UR do ar ambiente varia de 40 a

60%.

Para a generalidade dos produtos hortofrutícolas, as condições de UR do ar

para a sua conservação ótima, encontram-se na ordem dos 90-95 %. Abaixo destes

valores, poderão ocorrer perdas de água e, por outro lado, umidade relativa próxima

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do ponto de saturação (98% a 100%) poderá ocasionar o desenvolvimento de

microrganismos causadores de doença, assim como cortes na superfície do produto.

O vapor de água pode ser adicionado de uma forma controlada através de

umidificadores colocados na câmara, ou, de uma forma mais artesanal, pela

umidificação das paredes e/ou do chão da câmara.

2.2.3 Temperatura

A temperatura de armazenamento é o fator pós-colheita mais importante na

conservação de hortofrutícolas. O abaixamento da temperatura, o mais depressa

possível após colheita, traduz-se nos seguintes efeitos: a taxa de respiração diminui,

a perda de água pela transpiração é reduzida, a produção de etileno é reduzida e o

desenvolvimento microbiano diminui.

As temperaturas ótimas de armazenamento variam de produto para produto,

sendo muito importante à seleção da temperatura para cada produto manuseado, a

par das condições de umidade relativa.

A exposição dos produtos a temperaturas elevadas resulta em deterioração

acelerada, sendo conhecido que cada aumento de 10°C relativamente à temperatura

ótima de armazenamento, resulta num aumento de 2 a 3 vezes na taxa de

deterioração. A maioria das colheitas dos países temperados não são sensíveis ao

armazenamento a baixas temperaturas, podendo ser armazenadas entre 1°C a 2°C

durante longos períodos sem perda significativa de qualidade.

A pêra é uma fruta delicada, necessitando de ambiente frio e umidade para

uma boa conservação. Segundo MITCHAM et al. (2004), a temperatura ótima de

estocagem para pêra é, respectivamente, 0 ± 1 °C e -1 ± 0 °C e umidade relativa

entre 90% e 95%, sendo ainda necessário uma boa ventilação, pois sua casca é

sensível a gases como dióxido de enxofre (SO2) e gás carbônico (CO2).

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2.2.4 A composição da atmosfera

A influência da composição da atmosfera de conservação é conhecida. O ar é

constituído por cerca de 78% de azoto, 0.03% de dióxido de carbono e 21% de

oxigênio. A tecnologia pela qual a composição da atmosfera é alterada durante a

conservação é designada por modificação da atmosfera.

Alterações no conteúdo em oxigênio e dióxido de carbono podem influenciar

bastante a qualidade dos produtos hortofrutícolas pela redução da taxa de

respiração, devida quer ao aumento da concentração em dióxido de carbono (>3%),

quer à diminuição em oxigênio (<5%).

Outro gás que desempenha um papel importante, conforme já referido, é o

etileno. O seu efeito pode ser desejável ou indesejável, conforme o produto. O

etileno pode ser utilizado para promover um amadurecimento mais rápido e uniforme

dos produtos colhidos antes do ponto de maturação (produtos climatéricos). Por

outro lado, não se devem armazenar conjuntamente produtos que produzam etileno

com outros que sejam sensíveis, sob o aspecto negativo, a este gás.

2.2.5 Ventilação

A ventilação normalmente usada para remover a movimentação do ar dentro

das câmaras pode, em alguns casos, ser utilizada para remover gases indesejáveis

do ambiente, como acontece na exaustão do etileno no armazenamento de limão e

do SO2, utilizando como fumigante, no armazenamento de uva.

3 EMBALAGENS PARA FRUTAS

Entre as principais perdas pós-colheita estão: falta de transporte adequado,

uso de embalagens impróprias, falta de amadurecimento controlado e a não

utilização da cadeia do frio para a armazenagem.

A embalagem é um ponto crucial, pois os frutos são produtos vivos que

respiram, maturam, amadurecem e morrem. Um fruto deve ser protegido das

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condições adversas do meio e ter seu transporte facilitado pela embalagem. As

embalagens podem ser feitas de vários materiais (madeira, papel, fibras naturais e

fibras industriais) e podem também assumir diversas formas (caixas de fibras

industriais, caixas de madeira, sacos têxteis e sacos de papel), dependendo das

necessidades e características dos frutos a serem embalados.

Alto índice de perdas no mercado brasileiro de frutas e hortaliças é uma

indicação da necessidade de sistemas adequados de movimentação e de

acondicionamento destes produtos. Na comercialização de frutas, existe uma

demanda crescente por embalagens que ofereçam maior proteção mecânica e

fisiológica, diminuindo danos e aumentando a vida de prateleira destes produtos,

especialmente para exportação.

A especificação de sistemas de embalagem para produtos vivos, como as

frutas e as hortaliças, é complexa. Diferentemente de outros alimentos, estes

produtos continuam respirando após a colheita e durante o transporte e

comercialização. Além de proteção mecânica, as tecnologias envolvidas no

desenvolvimento de uma embalagem para frutas e hortaliças visam retardar a

respiração, o amadurecimento, a senescência e, conseqüentemente, todas as

alterações indesejáveis advindas destes processos fisiológicos (SARANTÓPOULOS

e FERNANDES, 2001).

A especificação da embalagem para frutas e hortaliças requer a otimização de

parâmetros físicos, químicos, bioquímicos e ambientais. Dentre os parâmetros físicos

devem ser considerados: o tamanho da embalagem em relação ao peso de produto,

o volume de espaço livre no interior da embalagem e suas características de

permeabilidade a gases e ao vapor d’água. Fatores ambientais como temperatura,

luz, severidade do pré-processamento e estresse mecânico de manuseio e

transporte, também deverão ser considerados na especificação da embalagem

apropriada. (SARANTÓPOULOS, 1996).

Embalagem direcionada para frutas deve facilitar a refrigeração, permitindo

que o fluxo de ar atinja os produtos e a temperatura seja mantida em níveis

convenientes. Para isso as aberturas laterais da embalagem deverão permitir uma

boa vazão de ar no interior da embalagem.

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As caixas de papelão são utilizadas atualmente, em menor escala. Elas

possibilitam a estampa de marcas próprias e coloridas, melhorando a aparência e

identificando o fornecedor do produto embalado. Têm recomendação de uso único, o

que pode onerar seu uso dependendo do valor da carga, e apresentam baixa

resistência à umidade, porém apresenta a vantagem de não transmitir doenças. As

caixas de papelão são mais utilizadas para embarques de longa distância, como as

exportações. No Brasil, dada a baixa oferta de hortaliças e frutas ao mercado

internacional, a utilização de caixas de papelão ainda não é significativa. Entretanto,

quando a distância do local de produção ao local de consumo é grande, e o custo do

frete da embalagem retornável vazia é muito elevado, as caixas de papelão podem

se tornar viáveis economicamente.

Para garantir a integridade das embalagens de papelão, mesmo em

ambientes úmidos e sob baixas temperaturas, a Paraibuna Embalagens desenvolveu

o Sistema Frigopack de Proteção em Baixas Temperaturas, que são caixas

projetadas especialmente para o transporte e a comercialização direta de produtos

dos mercados frigorífico e fruticultor. Feitas com capa e miolo de alta resistência, são

empilháveis, paletizáveis e podem ser utilizadas abertas ou fechadas, com tampas

simples acopladas ou mesmo coladas, tornando-se invioláveis.

As embalagens recebem resina tanto na parte interna quanto na externa, o

que as protege da camada de gelo que se forma nas câmaras. Com o crescimento

das exportações de produtos congelados, houve a necessidade de um papelão

capaz de resistir a baixas temperaturas, além de ser mais rígido para suportar o

transporte. A Paraibuna investiu em tecnologia para oferecer um produto

customizado, de acordo com a demanda do cliente.

As vantagens do Sistema Frigopack são reduções de custos, melhor

performance e apresentação do produto, além da possibilidade de automatização da

montagem.

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Figura 3: Sistema Frigopack de Embalagens de Papelão

4. DETERMINAÇÃO DA CARGA TÉRMICA

As principais fontes de calor, que compõem os cálculos energéticos no

estabelecimento da capacidade e tamanho dos equipamentos necessários a uma

câmara frigorífica, são:

-Calor que entra na câmara, por condução, através das paredes isoladas;

-Calor que penetra na câmara, por radiação direta, através de vidro ou outros

materiais transparentes;

-Calor do ar exterior (abertura de portas);

-Calor do produto quando sua temperatura está sendo reduzida;

-Calor oriundo de pessoas que ocupam o espaço refrigerado;

-Calor proveniente de qualquer equipamento gerador de calor, localizado no interior

da câmara (calor adicional);

-Calor devido à respiração do produto.

4.1 Cálculo de carga térmica

As principais fontes de calor a serem consideradas, para o cálculo da carga

térmica total de uma unidade de refrigeração, para armazenagem de pêra serão

descritas a seguir:

Calor de Transmissão – é o calor transmitido de fora da câmara fria para a parte

interna através das paredes, pisos e teto.

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Calor de Infiltração – è o calor infiltrado pelas aberturas existentes na câmara fria,

abrir e fechar de portas e frestas na vedação.

Calor de Resfriamento – è o calor retirado do produto para que este atinja a uma

temperatura desejada.

Calor de Respiração – è o calor produzido pelo produto por ser um organismo vivo e

respirando.

Calor de Embalagem e Paletes – è o calor retirado da embalagem e paletes para que

esta atinja a temperatura desejada.

Calor de Equipamentos – è o calor produzido pelos equipamentos integrantes da

câmara fria, como os ventiladores, trocadores de calor, lâmpadas e etc.

4.1.1 Parâmetros

- Dados Construtivos da câmara fria

Comprimento: 8,00m

Largura: 4,00m

Altura: 3,00m

Tipo de matéria externo: Chapa de Aço

Espessura do aço: 0,0008m

Espessura da parede: 8,20cm

- Isolamento Térmico

Tipo de matéria: Poliuretano

Espessura: 0,080m

- Embalagem

Tipo de material: papelão ondulado

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Peso da embalagem: 1,8kg

Calor especifico do papelão: 0,45 kcal/kg.º C

- Produto

Quantidade por embalagem: 21 kg

Calor específico da pêra: 0,86 kcal/kg.º C

Taxa de respiração: 230kcal/ton/24h

4.2 Transmissão

Existe sempre um fluxo de calor direcionado para o interior das câmaras

frigoríficas, provocado pelo gradiente de temperatura entre o interior e o exterior do

ambiente refrigerado, que é amenizado pelo material isolante de revestimento das

paredes. Mesmo na presença de uma camada isolante adequada, o calor emanado

das paredes representa a maior parte da carga térmica total de uma unidade

frigorífica.

A carga térmica devido à transmissão (kcal/24horas) é obtida através das

dimensões da câmara, segundo Neves Filho (1998), pela seguinte expressão.

Qtrans= U. S. ∆t. 24

S: Área externa de paredes, teto e piso (m2);

∆t: (Te – Ti) Diferença entre as temperaturas externa e a interna (ºC);

U: Coeficiente global de transferência de calor (kcal/hm2ºC);

O coeficiente de transmissão de calor, U, pode ser determinado pela seguinte

equação:

U = 1 1 + x + x +...+ xn + 1 fe k1 k2 kn fi

fe : Coeficiente de película do ar externofi : Coeficiente de película do ar interno

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x1,x2,...,xn : Espessuras das camadas em questãok1, k2,..., kn: Condutividade térmica dessas camadas

Cálculo:

Isolamento: - Painel de poliuretano de 0,080m (k= 0,020kcal/mhºC)

- 2 chapas de Aço de 0,0008m cada (k = 180,3kcal/mhºC)

Piso: -Camadas de 50 mm de concreto (k = 0,81 kcal/mhºC)

-Laje de concreto armado de 50 mm (k = 1,0kcal/mhºC)

-Cimento portland 10 mm (k = 0,25kcal/mhºC)

U = 0,24 kcal/hr.m2.ºC

Qtrans = 0,24 . 136 . (30 – (-1)) . 24

Qtrans = 26.284,16kcal/24horas

4.3 Infiltração

A carga de infiltração, que deve ser reduzida ao mínimo, refere-se às cargas

térmicas oriundas do ar que penetra através das frestas e da abertura de portas no

ambiente refrigerado. È dado pela equação:

Qinf = (V/v) . n . (he - hi)

V: Volume interno da câmara (m3);

v: Volume específico do ar externo (obtido através da psicrometria em m3/kg)

he – hi = Diferença entre as entalpias do ar externo e interno (kcal/kg)

n: Número de trocas de ar por 24 horas.

O número de trocas de ar em uma câmara pode ser determinado a partir de

tabelas ou fórmulas matemáticas em função do volume da mesma.

Cálculo:

Qinf.= (90,6/0,877) . 6. (15,356 -1,58)

Qinf.= 8.538,92 kcal/24horas

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4.4 Resfriamento

Todo produto colocado em câmara frigorífica está acima da temperatura de

armazenagem cederá calor ao espaço refrigerado, até atingir o equilíbrio térmico. O

calor oriundo do produto é calculado pela seguinte equação:

Qresf.= mp . c p . ( t1 - t2 )

mp: massa do produto (kg)

Cp: Calor específico do produto acima do congelamento (kcal/kgºC)

t1 – t2 : Diferença entre a temperatura final e que se deseja levar o produto no

resfriamento (ºC)

Cálculo:

Considerando-se kg por dia e admitindo que o produto atinja uma temperatura

adequada a sua estocagem já no primeiro dia armazenado.

Qresf. = 12290,40. 0,86. (30 – (-1))

Qresf. = 327.662,064 kcal/24horas

4.5 Respiração

Para as frutas e hortaliças frescas deve-se considerar o calor produzido pelo

metabolismo, pois continuam a experimentar mudanças durante o armazenamento.

Sendo a mais importante dessas mudanças a respiração, quando esses produtos

são armazenados a uma temperatura acima da temperatura de congelamento.

Segundo Neves Filho (1998), o calor de respiração é dado por:

Qresp = mp . R

mp : massa do produto (convertido em toneladas)

R: calor de respiração (kcal/toneladas de produto por 24 horas)

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Cálculo:

Na determinação do calor de respiração: maior carga térmica no quarto dia, quando

todos os 12 paletes estão na câmara.

Qresp = 12,2904 . 230

Qresp = 2.826,792 kcal/24h

4.6 Embalagem

Como as frutas no caso a pêra é embalado em caixas de papelão deve-se

computar o calor oriundo dos materiais para diminuir sua temperatura de

armazenagem. Deve-se considerar o calor obtido devido à embalagem pela

equação:

Qemb = me . ce . ∆t

me: peso da embalagem (kg)

ce: calor especifico da embalagem (para papelão 0,45 em kcal/kgºC)

∆t: diferença de temperatura de entrada e a qual se pretende estocar o produto(ºC)

Cálculo:

Qemb = 1,8 . 0,45 . (30 - (-1)

Qemb = 25,11 . 672 caixas

Qemb = 16.873,92 kcal/24 horas

4.7 Palete

O palete de 1200x1000 mm se impôs por ser o mais usado por algumas

grandes empresas e pela dificuldade em se padronizar as larguras de carrocerias (os

retângulos se ajustam a diversos limites de largura). O calor devido aos paletes deve

ser feito nos cálculos usando a expressão:

Qpal = mpal . cpal . ∆t

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mpal = peso do palete (kg)

cpal = calor especifico do palete (kcal/kgºC)

∆t: diferença entre as temperatura de entrada e a qual se pretende estocar o

produto(ºC)

Cálculo:

Paletes retornáveis ou reutilizáveis, possuindo, portanto um peso de 21,5kg cada.

Qpal = 12paletes . 21,5 kg/palete. 0,55 . (30-(-1))

Qpal = 4.398,9 kcal/24horas

4.8 Cargas Adicionais

Embora relativamente pequena, as cargas adicionais ou suplementares

referem-se ao calor gerado por pessoas trabalhando intermitente na câmara ,

lâmpadas, motores elétricos de ventilação e quaisquer outros equipamentos usados

dentro do espaço refrigerado.

4.8.1 Iluminação

A carga térmica devida a iluminação depende do tipo de lâmpada e da

intensidade luminosa da mesma podendo ser determinada através de tabela, Neves

Filho (1997). Segundo Juarez de Souza e Silva, as luzes contribuem com 0,86

kcal/watt = 3,61 KJ/watt.

Cálculo:

Na câmara existem duas lâmpadas fluorescente de 125 lux cada que

permanecem ligadas por um período de 2 horas por dia. Tabela Neves Filho (1997).

Qilum = 2 lâmpadas . 11,1 kcal/h/lâmpada . horas

Qilum = 44,4 Kcal/24horas

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4.8.2 Motores

Para motores também existem tabelas que fornecem o calor equivalente para

motores instalados no interior do espaço refrigerado com acionamento direto de

ventiladores ou para motores conectados a bombas de água gelada, soluções e fora

do espaço refrigerado.

Cálculo:

A carga térmica referente aos motores dos ventiladores dos evaporadores foi

considerada a margem de segurança de 10%.

4.8.3 Empilhadeira:

Qemp = 2 . (1.102 kcal/h) . 2horas

Qemp = 4.408 kcal/dia

4.8.4 Pessoas

O calor dissipado por pessoa para o ambiente varia com o tipo de

movimentação, temperatura, vestimenta, entre outros fatores que podem ser obtidos

em tabelas. Segundo Juarez de Souza e Silva, pessoas trabalhando contribuem

com aproximadamente 239kcal/hora.

Cálculo:

Duas pessoas permaneceram na câmara durante duas horas por dia ,

trabalhando na empilhadeira, usando a tabela de Neves Filho (1997).

Qpess = 2 pessoas . 300kcal/h/pessoa . 2horas

Qpess = 1.200 kcal/24horas

5. CARGA TÉRMICA TOTAL

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Somando-se o valor calculado em cada item anteriormente, será obtida a

carga térmica total. Como o equipamento não funcionará o dia todo deve-se prever

um período de paradas. Portanto a carga térmica que seria retirada em 24 horas

deve ser redistribuída para um número de horas menor (16 a 22 horas).

A carga térmica total (kcal/24h), usada na seleção do equipamento:

QT = Q

16 a 22 horas

Cálculo:

Considerando que o equipamento frigorífico vai operar durante 20 horas por dia, a carga térmica total (kcal/h) usada na seleção do equipamento é então determinada:

QT = 533.297,96 kcal/dia/20h

6. EQUIPAMENTO

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Utilizando-se um evaporador modelo 096b, com capacidade de remover carga térmica total de 30.815 kcal/h.

Foi selecionado uma unidade condensadora modelo UCC 114/4N – 12.2 ou UCC124/4n – 12.2 com capacidade de 26918 kcal/h à uma temperatura de – 10ºC e temperatura de 30ºC.

7. LAYOUT DA CÂMARA

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8. CONCLUSÕES

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Este trabalho contém um projeto para uma câmara fria de 136m2 de área, volume externo e interno de, 96m3 e 90,6m3 respectivamente, para armazenamento de pêra, as quais são introduzidas na câmara à temperatura externa de 30ºC e devem ser estocadas a -1ºC e 95% de Umidade, a maior porcentagem em relação ao QT foi o do calor retirado do produto resfriado de 77,6%.

Para um projeto de câmara frigorífica, levam-se em consideração os seguintes fatores: a temperatura de armazenagem do produto que se queira resfriar, tipo de produto a ser armazenado; quantidade de produto a ser estocado; entrada e saída de produto; quantidade de pessoas que trabalharão no ambiente; equipamentos utilizados; Informações arquitetônicas; etc. Além de um projeto de manutenção (freqüente e eficiente), de forma a permitir melhor funcionamento dos equipamentos frigoríficos. Sendo assim para o armazenamento refrigerado é fundamental que as câmaras frias sejam mantidas em bom estado de conservação e funcionamento, bem como constantemente higienizadas e sanitizadas.

É recomendável a analise e planejamento não somente dos aspectos da refrigeração do produto em si, mas principalmente, aspectos relacionados aos elos da Cadeia, como por exemplo, tecnologia adequada de pós-colheita, pré-resfriamento de produto, embalagens adequadas para produtos refrigerados, transporte frigorificado, logística de distribuição, etc. Sendo assim a refrigeração é o método mais econômico para o armazenamento prolongado de frutos frescos.

10. BIBLIOGRAFIA

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