UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ - UNOCHAPECÓ

CÂMARA FRIGORÍFICA EM FUNCIONAMENTO

SOB UM CONTÊINER

CRISTIANO DRUZIAN

LEANDRO PAULO VIAL

DERBLAI JUNIOR DAGHETTI

DOUGLAS GANDINI

CHAPECÓ

2014

ii

UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ - UNOCHAPECÓ

Câmara Frigorífica em Funcionamento

Sob um Contêiner

por

Cristiano Druzian

Leandro Paulo Vial

Derblai Junior Daghetti

Douglas Gandini

Curso de Engenharia Mecânica

6º Período

Componente Curricular de Refrigeração e

Condicionamento de Ar

Professor Sidinei Wottrich

Chapecó - SC, Outubro de 2014

iii

RESUMO

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

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

definição dos parâmetros iniciais de projeto, argumentos da aplicação de sistemas e

equipamentos utilizados, e o cálculo de uma câmara frigorífica inovadora, conforme

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

um contêiner.

PALAVRAS-CHAVE: (Câmara Frigorífica, Contêiner, Carga Térmica)

DRUZIAN, DAGHETTI, VIAL, GANDINI, (C. D. , D. J. D. , L. P. V. , D. G) In Operation

Meat Locker Under a Container. 2014. 44 folhas.

Trabalho Acadêmico de Engenharia Mecânica - Área das Ciências Exatas e

Ambientais - Universidade Comunitária da Região de Chapecó - UNOCHAPECÓ,

2014.

ABSTRACT

The present study refers to the design and sizing of cold rooms, and the entire

development of the project is described below, from the definition of initial design

parameters, arguments of implementation of systems and equipment used, and the

calculation of a innovative cold storage, as Appendix a, where it is designed to perfect

their functioning in a confined container.

KEYWORDS: (Meat Locker, Container, Thermal Load).

iv

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Valores de ΔT para paredes insoladas. .................................................. 4

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

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

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

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

Tabela 4 - Valores de n – número de renovação do ar. .......................................... 6

Tabela 5 - Calor de ocupação, pessoas dentro da câmara. ................................... 9

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

Tabela 7 - Média da Umidade Relativa da região Nordeste. ................................ 14

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

Tabela 9 - Dados específicos da lâmpada. ............................................................. 25

Tabela 10 - Dados referentes a potência necessária do eletroventilador de

acordo com a variação da temperatura interna da câmara. ................................. 26

v

LISTA DE FIGURAS

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

Figura 2 - Ilustração de um container que será utilizado para a construção da

câmara. .......................................................................................................................... 15

Figura 3 – Porta Câmara Frigorífica ......................................................................... 16

Figura 4 - Ilustração de uma câmara com sistema Plug-in. ................................... 17

Figura 5 - Ilustração de uma caixa de PEAD, escolhida para o trabalho. .......... 20

Figura 6 - Embalagem de PP para alface. ............................................................... 21

Figura 7 - Paletes de PEAD. ...................................................................................... 22

Figura 8 – Perigos da Exposição ao Frio. ................................................................ 31

Figura 9 – Equipamentos de Proteção Individual ................................................... 32

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

Figura 11 – Luz de Emergência, indicando a saída. ........................................................ 33

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

vi

Sumário 1.0 – Introdução ............................................................................................................................ 1

2.0 - Revisão Bibliográfica ............................................................................................................. 2

3.0 – Dimensionamento de uma Câmara Frigorífica .................................................................... 3

3.1 - Parcelas de Carga Térmica ................................................................................................ 3

3.2 - Parcela de Transmissão ..................................................................................................... 3

3.3 - Parcela de Infiltração ........................................................................................................ 4

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

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

4.0 - Projeto de uma Câmara Frigorífica ..................................................................................... 11

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

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

4.3 - Parâmetros Específicos da Câmara ................................................................................. 15

4.4 - Portas .............................................................................................................................. 16

4.5 – Sistemas Plug-in.............................................................................................................. 17

4.6 - Isolante ............................................................................................................................ 18

4.7 - Embalagens ..................................................................................................................... 19

4.8 - Paletes ............................................................................................................................. 21

4.9 - Temperatura de entrada do produto .............................................................................. 22

4.10 - Movimentação na câmara ............................................................................................ 23

4.11 - Iluminação ..................................................................................................................... 24

4.12 - Ventiladores usados para a movimentação do ar, na parte interna da câmara........... 26

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

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

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

5.2 - Respeite a capacidade que a câmara frigorífica suporta ................................................ 28

5.3 - Limpeza e manutenção periódicas .................................................................................. 28

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

5.5 - Organização dos produtos dentro da câmara fria .......................................................... 28

vii

5.6 - Controle a iluminação de câmara Frigorífica ................................................................. 29

5.7 - Mantenha as portas da câmara sempre fechadas se possível ........................................ 29

6.0 - Dicas para evitar o desperdício de Energia em Câmara frigorificas .................................... 30

7.0 – Segurança na Operação de Câmaras Frigoríficas ............................................................... 31

7.1 – Equipamentos de Proteção Individual ........................................................................... 31

7.2 – Sistemas de Segurança em Câmaras Frigoríficas ........................................................... 32

8.0 – Conclusão ........................................................................................................................... 34

Referências Bibliográficas ........................................................................................................... 35

APENDICE A – Cálculos ................................................................................................................ 36

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

1

1.0 – Introdução

A função básica de uma câmara frigorifica é garantir a conservação dos

produtos nela armazenados de duas formas:

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

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

próximo 0°C;

Congelamento: É a diminuição da temperatura de um produto abaixo da

temperatura de congelamento.

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

sensível e latente para se manter as condições desejadas de temperatura e

umidade relativa. Essa quantidade é chamada de carga térmica.

Para estimá-la é preciso que se conheçam algumas informações tais

como:

Natureza do produto;

Frequência de entradas e saídas dos produtos durante a semana;

Planos de produção e colheita;

As temperaturas dos produtos ao entrarem nas câmaras;

Quantidade diária (Kg/dia) de produtos a serem mantidos resfriados,

congelados, ou que devam ser resfriados ou congelados rapidamente;

Tipos de embalagens;

Temperaturas internas;

Umidade relativa interna e externa;

Duração da estocagem por produto;

Método de movimentação das cargas;

2

2.0 - Revisão Bibliográfica

A primeira e mais comum das “substâncias frias” utilizadas para remover

calor, foi o gelo, e a neve.

Os chineses foram os primeiros a aprenderem que o gelo tornava as

bebidas mais frias e saborosas.

Nos tempos dos gregos e romanos, escravos eram usados para apanhar

a neve no topo das montanhas a qual era armazenada em buracos na terra,

para ser usada posteriormente na confecção (produção) de guloseimas

geladas.

Através do microscópio, cientistas estudaram as bactérias, enzimas e

fungos. Eles descobriram que esses organismos microscópicos se multiplicam

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

negativos. Temperaturas mais baixas não eliminam micro-organismos, mas sim

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

estado natural pelo uso do frio.

A primeira máquina refrigeradora foi construída em 1856, usando o

princípio da compressão de vapor, pelo australiano James Harrison, que tinha

sido contratado por uma fábrica de cerveja para produzir uma máquina que

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

indústria de carne processada para exportação.

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

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

3

3.0 – Dimensionamento de uma Câmara Frigorífica

3.1 - Parcelas de Carga Térmica

Uma câmara fria ganha calor devido à infiltração de ar quente e úmido

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

transmissão através das paredes, piso e teto, devido à presença de

pessoas e máquinas internas, devido à iluminação, devido ao produto que é

armazenado.

Na sequência explicaremos cada umas das parcelas citadas acima.

3.2 - Parcela de Transmissão

Corresponde a quantidade de calor transmitida por condução através de

paredes, tetos e pisos. Está carga depende da área de troca, ou seja, a

superfície total submetida à troca de calor. É importante um cuidado especial

na escolha da espessura do isolamento térmico, de forma que a superfície do

lado quente não atinja um valor baixo, pois, poderá ocorrer uma condensação

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

pode-se utilizar a expressão a seguir:

Onde: Qt é o ganho de calor devido a transmissão, (W); A é a área de

troca de calor (área da parede, piso ou do teto), em m²; U é o coeficiente global

de transferência de calor, (w/ (m² °c); Tar ext. é o a temperatura do ambiente

externo em °c; Tar int. é o a temperatura de bulbo seco da câmara. Nas

referências bibliográficas estão indicadas diversas tabelas nas quais pode-se

encontrar os coeficientes globais de transmissão de calor U. Caso não seja

possível o uso das mesmas e se houver uma combinação de materiais, deve-

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

condução (circuito elétrico equivalente).

4

Para fins de simplificação dos cálculos, é possível considerar apenas o

isolante térmico (se esse é o único componente da parede da câmara) como

resistência à troca de calor. Dessa forma, temos apenas troca de calor por

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

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

(Kcal/mhK); A é a área superficial da câmara (m²); ΔT é a diferença de

temperatura (°c); ΔX é a espessura do isolante (m).

Caso haja insolação nas paredes da câmara, devemos aumentar o ΔT

no cálculo acima para compensarmos o ganho por radiação na parede da

câmara conforme tabela a seguir:

Tabela 1 - Valores de ΔT para paredes insoladas.

Orientação Cor da Parede

Escura Média Clara

Leste ou Oeste 6 3,5 2

NE/NO 3,2 2 1

Norte 1 0,2 0

Forro 10 6 3,5

Fonte: McQuay

3.3 - Parcela de Infiltração

É a parcela correspondente ao calor do ar que atinge a câmara através

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

interior da câmara, representando uma carga térmica adicional. Em

câmaras frigoríficas com movimentação intensa e com baixa temperatura,

este valor aumenta tremendamente. Nesse caso, é fundamental a utilização

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

PVC, em alguns casos faz se necessário a utilização dos dois. Pode se

calcular a parcela de infiltração por meio da equação a seguir.

5

Onde: , que é o volume de ar que penetra na câmara em

um dia (m³); qrem é o calor a ser removido do ar (Kcal/m³), o qrem é um

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

serão apresentadas a seguir:

Tabela 2 - Carga de infiltração, quilocaloria por metro cubico removido no resfriamento do ar para as condições de condicionamento (Ti > 0).

Temperatura

interna ° C

Temperatura do ar entrando (°C)

25 30

UR 30% 35 40

50 60 70 50 60 70 50 60 50 60

15 3,05 4,44 5,87 5,71 8,52 10,5 11,9 13,4 15,8 18,9

10 6,35 7,71 9,12 7,61 11,7 13,7 14,1 16,5 16,9 23,7

5 8,26 10,6 12 12,8 14,5 16,5 16,9 19,3 21,6 24,7

0 11,7 13,1 14,4 15,2 17 18,9 19,3 21,7 23,9 27,2

Fonte: McQuay

6

Tabela 3 - Carga de infiltração, quilocaloria por metro cubico removido

no resfriamento do ar para as condições de condicionamento (Ti < 0).

Temperatura

interna ° C

Temperatura do ar entrando (°C)

5 10 25

UR 30% 30 35

70 80 70 80 50 60 50 60 50 60

0 2,19 2,65 3,39 3,67 12 13,4 15,5 17,3 19,6 22

-5 4,61 5,01 5,61 5,89 14,1 15,5 17,5 19,3 21,5 23,9

-10 6,47 6,87 7,37 7,66 15,8 17,1 19,2 20,9 23,1 25,5

-15 8,35 8,76 9,14 9,42 17,5 18,8 20,8 22,5 24,7 27,1

-20 10,2 10,6 10,9 11,2 19,1 20,5 22,4 24,2 26,6 28,7

-25 11,9 12,5 12,6 12,8 20,6 22 23,8 25,7 27,8 30,2

-30 16,6 14 14,1 14,4 22,2 23,5 25,4 27,1 29,2 31,6

-35 15,3 15,7 15,8 15,9 23,6 24,9 26,9 28,5 30,6 32

-40 16,9 17,3 17,4 17,5 25 26,4 28,3 29,9 32 34,3

Fonte: McQuay

O Vcam é o volume da câmara e n é o número de trocas de ar, esses

dados também são tabelados conforme tabelas a seguir:

Tabela 4 - Valores de n – número de renovação do ar.

Vcam

(m³)

N

Ti < 0 Ti > 0

15 19,6 25,3

20 16,9 21,2

30 13,5 16,7

50 10,2 12,8

75 8 10,1

100 6,7 8,7

150 5,4 7

Fonte: McQuay

7

3.4 - Parcela do Produto

É a parcela correspondente ao calor devido ao produto que entra na

câmara, sendo composto das seguintes partes:

Calor sensível antes do congelamento (resfriamento);

Calor latente de congelamento;

Calor sensível após o congelamento (congelamento);

Calor de respiração (só para frutas e verduras).

O produto que entra na câmara deve ser resfriado até a temperatura de

condicionamento, num tempo que é chamado de tempo de

condicionamento. Temos duas condições a considerar:

1. O produto deve ser congelado:

Nesta condição o produto será primeiro resfriado, depois congelado e

novamente resfriado. Há troca de calor sensível e latente.

Fonte: McQuay

2. O produto deve ser resfriado

Nesta condição, há apenas troca de calor sensível.

Para as frutas e verduras precisamos considerar também o calor

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

da câmara, chamado de calor de respiração. O cálculo do calor vital é realizado

Figura 1 - Ilustração do processo de congelamento.

8

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

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

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

frutas e verduras, será a soma do calor de resfriamento e do calor vital.

Se o produto deve tiver de ser resfriado em menos de 24 horas,

devemos fazer a correção para a carga térmica:

3.5 - Parcela decorrentes de Cargas Diversas

É a parcela de carga térmica devido ao calor gerado por iluminação,

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

são fontes de calor e de consumo de energia. Dentro do possível, deverão

ser previstos meios para variar a vazão de ar em função da necessidade de

carga térmica do sistema. Isso pode ser feito com a utilização de inversores

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

térmica decorrente das pessoas pode ser calculada pela expressão

seguinte.

Onde: np = número de pessoas, tp = tempo de permanência das pessoas

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

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

9

Tabela 5 - Calor de ocupação, pessoas dentro da câmara.

Temperatura Interna da Câmara (°C) Calor Dissipado (Kcal/h)

10 180

5 210

0 235

-5 260

-10 285

-15 310

-20 340

-25 365

Fonte: McQuay

Parcela térmica decorrente do(s) motores:

Sabendo que:

Pot = a potência do motor;

Tempo = ao tempo de funcionamento em horas do motor;

De forma similar podemos estimar também a carga térmica decorrente

dos motores e da iluminação, onde temos que:

Potilum = a potência das lâmpada em Kcal/h;

Tempo = ao tempo de funcionamento em horas da lâmpada.

As fórmulas acima indicam o cálculo de carga térmica dissipada para

uma única lâmpada e um único motor, caso haja mais que um motor ou mais

10

lâmpadas deve-se calcular a carga térmica dissipada por cada lâmpada e por

cada motor, e então fazer um somatório total.

O cálculo de carga térmica é efetuado para um período de 24 horas.

Entretanto, devemos considerar um período de 16 a 20 horas de operação dos

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

paredes térmicas do sistema de refrigeração), as eventuais manutenções e

possíveis sobrecargas de capacidades. Normalmente utiliza-se o cálculo para

18 horas de funcionamento.

A carga térmica que calculamos é gerada em 24 horas, porém o sistema

não trabalha todo esse tempo devido à parada para degelo. Assim devemos ter

uma potência de refrigeração um pouco maior que o valor total da carga

térmica dada por:

Onde: Qt é a carga térmica total (Kcal), N é o número de horas de

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

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

11

4.0 - Projeto de uma Câmara Frigorífica

Seguindo as especificações acima desenvolveremos o projeto de uma

câmara frigorifica, levando em consideração os seguintes requisitos:

Temperatura externa: Região nordeste – semiárido (média);

Temperatura interna: definir conforme produto;

Umidade relativa: definir conforme produto ou operação;

Dimensões internas da câmara frigorífica: atribuir (levar em

consideração o produto, movimentação e a ocupação);

Câmara frigorífica: considerar em ambiente protegido de intempéries;

Tensão disponível: definir e considerar;

Material da câmara: de acordo com a definição do tipo de isolamento;

Tipo de isolamento: livre definição;

Produto: Hortifrutigranjeiros - resfriar (frutas de livre definição –

considerar pelo menos 04 variedades);

Embalagem: considerar e definir de acordo com o produto;

Movimentação diária: percentual de livre definição;

Ocupação total: atribuir considerando as dimensões da câmara e peso;

Presença de motor ou fonte de calor: considerar (iluminação,

ventiladores, palheteiras, etc.);

Temperatura de entrada do produto: de acordo com o horário e situação

a ser definida;

Número de pessoas: de acordo com a movimentação, ocupação,

necessidades e tempo disponível;

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

Considerar o tempo efetivo para o bom funcionamento do equipamento

de refrigeração e o fator de segurança;

Projetar a câmara frigorífica levando em consideração os dados e

definições iniciais;

Apresentar os diferentes tipos de isolantes térmicos indicados,

espessuras recomendadas e comparativas entre os isolantes;

Tipos de portas recomendadas

Tipos de iluminação recomendados e comparativos;

12

Itens de controle e automatização;

Itens de segurança indispensáveis;

Dicas para a utilização adequada de câmaras frigorífica;

Levantamento dos custos por m² de isolante térmico (comparativos);

Tempo aproximado para a execução da câmara frigorífica e a definição

da equipe;

Peculiaridades e curiosidades das câmaras frigoríficas.

Seguindo os requisitos acima na mesma sequência, damos início ao nosso

trabalho:

4.1 - Temperatura de Bulbo Seco (TBS)

É a temperatura indicada por um termômetro comum, não exposto a

radiação. É a verdadeira temperatura do ar úmido. É frequentemente

denominada apenas temperatura do ar.

4.2 - Temperatura de Bulbo Úmido (TBU)

É a temperatura indicada por um termômetro cujo bulbo foi previamente

envolto por algodão úmido, tão logo seja atingido o equilíbrio térmico. Nesse

tipo de termômetro, a mistura ar seco - vapor d’água sofre um processo de

resfriamento adiabático, pela evaporação da água do algodão no ar, mantendo-

se a pressão constante.

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

seguintes TBS e TBU.

13

Tabela 6 - TBS e TBU para região Nordeste.

Região

Nordeste

TBS

(°C)

TBU

(°C)

Temperatura Máxima

(°C)

João Pessoa

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

São Luiz (MA) 33 28 33,9

Parnaíba (PI) 34 28 35,2

Teresina (PI) 38 28 40,3

Fortaleza (CE) 32 26 32,4

Natal (RN) 32 27 32,7

Recife (PE) 32 26 32,6

Petrolina (PE) 36 25,5 38,4

Maceió (AL) 33 27 35

Salvador (BA) 32 26 33,6

Aracaju (SE) 32 26 ..........

Fonte: NBR 6401/1980.

Conforme os dados acima iremos projetar a câmara frigorifica

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

Utilizaremos estes parâmetros, pois assim, a câmara frigorifica poderá ser

utilizada dentro de toda a região nordeste.

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

encontrar a umidade relativa da região Nordeste, dados esses retirados do site

Governamental do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), sendo que o

mesmo, possui um banco de dados atualizado.

14

Tabela 7 - Média da Umidade Relativa da região Nordeste.

Cidades da Região Nordeste que possuem

Sistema de Medição INMET

Média Anual atualizada

da Umidade Relativa (%)

Acaraú – CE 30

Quixeramobim – CE 67

Campo Sales – CE 68

Fortaleza – CE 71

Caldeirão – PI 32

Floriano – PI 46

Piripiri – PI 42

Cruzeta – RN 85

Natal – RN 69

Macau – RN 59

Pão de Açúcar – AL 37

Água Branca – AL 36

Porto de Pedras – AL 41

Recife – PE 97

Arco Verde – PE 42

Garanhuns – PE 77

São Gonçalo – PB 57

Campina Grande – PB 62

Vitória da Conquista - BA 51

Jacobinha –BA 75

Paulo Afonso – BA 74

Própria – SE 58

Itabaianinha – SE 65

Média da Umidade Relativa da Região

Nordeste

58,30 (%)

Fonte: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep 16:44h do dia 14/09/2014

15

4.3 - Parâmetros Específicos da Câmara

A câmara frigorifica desenvolvida, terá por objetivo conservar verduras e

frutas.

Através de dados extraídos do livro “Introdução à Tecnologia da

Refrigeração e da Climatização; pág. 164; Tabela 10.1 & pág. 165; Tabela

10.3”. Específica que para a conservação de frutas e legumes a temperatura

interna da câmara deve variar de 4°C à 6°C positivos, e os mesos possuem

uma umidade relativa variando de 85 à 90%.

A câmara frigorifica a ser desenvolvida terá como estrutura rígida um

container e será projetado para estar em locais livres de intempéries, dentro do

container será projetado a câmara frigorifica, a qual possibilitara um diferencial

em relação as demais câmaras frigorificas pois a mesma pode ser instada em

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

transporte, e a locomoção da câmara para outros lugares tanto na fábrica

quanto fora da mesma.

O container que será utilizado para a construção da câmara frigorifica

possui dimensões externas, internas, carga máxima suportada e portas de

(conforme folha de desenho em apêndice B):

Dimensões externas

Comprimento: 6.058mm

Largura: 2.438mm

Altura: 2.591mm

Dimensões internas

Comprimento: 5.910mm

Largura: 2.340mm

Altura: 2.388mm

Abertura de porta

Largura: 2.346mm

Altura: 2.282mm

Cubagem: 33,2m

Pesos

Peso máximo: 24.000kg

Figura 2 - Ilustração de um container que será utilizado para a construção da câmara.

16

Tara: 2.080kg

Carga: 21.920kg

Outra informação importante sobre o container, é que em casos que

ocorre a incidência de raios solares deve-se levar em consideração a questão

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

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

calor, o mesmo ocorre para a coloração da câmara, de acordo com a tabela

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

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

escura. Como sabemos neste caso a câmara será projetada para locais livres

de intempéries, portanto, a questão da cloração da câmara não terá influência

para os cálculos e rendimentos da mesma.

4.4 - Portas

A portas serão utilizadas as mesmas do container, porém será alocada

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

por um sistema que proporciona a máxima segurança evitando o trancamento

do funcionário dentro da câmara, além disso será posto borrachas de vedação

com o propósito de evitar trocas de térmicas com o meio.

Figura 3 – Porta Câmara Frigorífica

17

4.5 – Sistemas Plug-in

Nos dias atuais a tendência é a utilização dos sistemas do tipo plug-in,

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

uma abertura na parede da câmara e instala-se o sistema, ficando o

evaporador na parte interna e o condensador na parte externa. Este tipo de

equipamento, na maioria das vezes já vem automatizado, ou seja, painel digital

e de gelo automático para a seleção deste tipo de equipamento é muito

importante a estimativa da carga térmica.

Figura 4 - Ilustração de uma câmara com sistema Plug-in.

18

4.6 - Isolante

O isolante escolhido foi o EPS (isopor), devido seu baixo custo e atender

as necessidades do projeto. Na tabela abaixo notamos que a questão do custo

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

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

terão um custo elevado, porém se não considerarmos a fibra de vidro, que no

caso para a aplicação do nosso projeto não serve (motivo, não resiste a

passagem de água), iremos encontrar o EPS, como o material mais viável na

questão de custo e de aplicabilidade para este projeto.

Tabela 8 - Propriedades de alguns isolantes

Fonte: L. C. Neves Filho

Isolantes Térmicos Utilizados na Construção De Câmaras Frigorificas

Material Cortiça Fibra de

vidro Poliestireno

Expandido (EPS) Poliuretano

Expandido (PUR) Revestimento Lã de

Rocha (LDR) Poliisocianorato (PIR)

Custo Alto Baixo Alto Alto Alto Alto

Densidade (Kg/m³) 100 – 150 20 - 80 10 - 30 40 70 - 90 30 - 40

Condutibilidade Térmica (Kcal/mh°C)

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

Resistência a passagem de água

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

Resistência à difusão de vapor, em relação

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

Segurança ao fogo Pobre Boa Pobre Pobre Ótima Boa

Resistência à compressão (Kgf/m²)

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

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Conforme informação “do livro Introdução à Tecnologia de Refrigeração

e Climatização, pág. 164, tabela 10.1” temos tabelado que, a espessura do

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

A câmara será projetada para conservar frutas e verduras em geral,

porém iremos calcular de forma precisa para o armazenamento dos seguintes

produtos:

Uva;

Pêra;

Maçã;

Alface;

4.7 - Embalagens

A forma de embalar os produtos acima depende de cada produtor, pois,

cada produtor pode utilizar embalagens e formas de embalar diferentes, por

exemplo:

Produtor 1 – utiliza caixas de madeira;

Produtor 2 – utiliza caixas de papelão;

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

evitar possíveis danos ao produto;

Produtor 4 – utiliza caixa de plástico;

Produtor 5 – utiliza caixa de plástico, com papelão no fundo da mesma para

evitar possíveis danos ao produto;

Chegamos a uma conclusão que, devido a grade variedade de

embalagens e formas de embalar, decidimos através dos cálculos e pesquisas,

que o modelo mais viável para a câmara e os produtores é a caixa de plástico

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

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

Está é uma caixa de fácil manuseio, utilizada em grande escala por

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

vida útil (pois é feita em um plástico de alta densidade), pode ser higienizada,

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

20

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

rápida, proporcionando uma melhor conservação do alimento, suporta uma

quantidade de 0,024m³/unidade, o que permite que não seja posto muita

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

cachos de uva, as peras, as maçãs, e os alfaces, que ficam em baixo das

outras unidades, quando carregadas em excesso ou se a caixa for muito

grande podem serem esmagados, batidos, o que provoca seu apodrecimento,

que em consequência provoca mal cheiro e o apodrecimento dos demais).

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

Além desta embalagem, o alface é envolto por um plástico (embalagem)

de polipropileno (PP), com características de:

Baixo custo;

Reciclável (5);

Baixa absorção de água (0,03%);

Temperatura de trabalho de -50 à +80°C;

Fácil modelagem;

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

Elevada resistência Química.

21

Figura 6 - Embalagem de PP para alface.

4.8 - Paletes

Na parte inferior da câmara (chão) será utilizado paletes, para não

danifica-la, além de proporcionar higiene, não possibilita o contato direto do

produto com possíveis detritos (água, sujeira, e etc.).

Dimensões do modelo de palete que será utilizado:

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

O material utilizado na composição do mesmo, é o Polietileno de Alta

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

transporte e armazenamento dos produtos:

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Fonte: McQuay

Propriedades Específicas do PEAD:

Densidade 0,94 à 0,97 (g/cm³);

Alta estabilidade química;

Nula absorção de água;

Condutibilidade térmica 0,035 (W/mK);

Suporta alta compressão, 10 (Ton./m²).

4.9 - Temperatura de entrada do produto

O produto entrará na câmara pela parte da manhã por volta das 7 até

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

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

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

um dia de verão muito quente, onde o produto deu entrada na câmara com

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

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

capacitada para efetuar o resfriamento do produto mesmo em uma

situação crítica.

Figura 7 - Paletes de PEAD.

23

4.10 - Movimentação na câmara

Esta câmara será capacitada para estocagem de frutas e hortaliças em

geral, sendo mais específica para 4 produtos (uva, maçã pêra e alface).

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

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

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

produtos de aproximadamente 80 minutos, porém devemos considera uma

situação crítica, onde os produtores tiveram de entregar duas vezes os

produtos, devido a uma promoção que o estabelecimento resolveu fazer,

portanto obteve-se um tempo de aproximadamente 3 horas, sendo assim,

iremos considera que por dia (24h) leva-se por volta de 180 minutos para

estocar os produtos na câmara frigorifica, com 4 pessoas destinadas a

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

tempo e duas são responsáveis para trazer o produto até a porta da mesma.

Para reestabelecer o estoque nas prateleiras, são necessário 4 pessoas,

sendo que os produtos são reposto pela parte da manhã e pela parte da tarde,

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

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

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

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

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

câmara. Se levarmos em consideração uma promoção que o estabelecimento

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

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

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

permaneceu 30 minutos dentro da câmara.

24

4.11 - Iluminação

Com pesquisas realizadas, chegamos à conclusão que a lâmpada a ser

utilizada, será, uma luminária Led Industrial específica para câmaras, modelo

da linha KLED-CF-60.

Escolhemos este modelo de lâmpada para a iluminação pois:

As luminárias KLED –CF, são sinônimo de última palavra em iluminação

de alto desempenho;

Operam igualmente em temperatura de -35 a 70°C e não geram calor.

Desenvolvidas para aplicação em antecâmaras, câmaras frigoríficas,

áreas de produção de alimentos, áreas industriais e salas limpas, podem

igualmente ser aplicadas diretamente no teto em qualquer ambiente.

Extremamente econômicas, tem acendimento instantâneo, possibilitando

que as luzes permaneçam desligadas quando não há movimentação no

local, podendo ser acionadas por sensores de presença.

Vida útil superior a 50.000 horas;

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

máquinas de jato de água sob alta pressão.

Não quebram e não possuem mercúrio ou outro material de

contaminação ambiental, são recomendadas para indústrias frigoríficas,

alimentícias, de armazenagem e logística.

Preservam os princípios da norma SA-14.000.

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Tabela 9 - Dados específicos da lâmpada.

Descrição Modelo: KLED - CF - 60

Durabilidade 50000 horas

Fator de Potência 90 a 290 VAC

Fluxo Luminoso 5000 lumens

Índice de Reprodução de Cor IRC > 70

Temperatura de Cor 5000 K

THD < 12%

Frequência 50/60 HZ

Potência 61 W

Equivalência Substituição

Lâmpada HO 110W Sódio/Metálico 150W

Material do Corpo Dissipador Alumínio extrudado

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

Suporte de Fixação Produzidos com chapa de aço com acabamento em pintura epóxi pó.

Dimensões 350X350X145 mm

Peso 2,9Kg

Economia de Energia 69%

Fixação Fixa diretamente ao teto por quatro parafusos rebitada

Ligação a Rede Através de plugue macho tripolar de 10 amperes que acompanha a

luminária

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

economia para níveis de até 98%

Iluminância a 10m 71 lux

Economia Dobrada Não altera a temperatura do ambiente, economizando energia elétrica

com refrigeração. Fonte: KDL Tecnologia em Iluminação.

Conforme NBR 5413, a iluminância designada para permanência curta,

deve estar entre 50 e 100 lux, com isso, uma única lâmpada KLED-CF-60 será

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

lâmpada apresenta cerca de 71 lux de iluminação.

Comparando com outros modelos de lâmpadas, a lâmpada escolhida se

destaca em diversas características sendo as principais:

Não gera calor;

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

lâmpada certamente seguindo a norma (NBR 5413) teríamos que usar

uma maior quantidade de lâmpada;

Economia de energia;

Não quebram e não possuem mercúrio ou outro material de

contaminação, ideal para iluminação de alimentos perecível;

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Longa vida útil;

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

interna da câmara

Conforme tabela acima, temos que para câmaras frigorificas de médio

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

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

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

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

Fonte: McQuay

4.13 - Degelo

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

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

número de vezes possível. Degelos prolongados causam grande aumento da

temperatura do ar da câmara, o que também causa o aumento da temperatura

das frutas e verduras, podendo provocar até condensação de água sobre a

superfície das mesmas, aumentando a ocorrência de podridões.

O degelo em câmaras comerciais geralmente é feito de três formas

diferentes.

Tabela 10 - Dados referentes a potência necessária do eletroventilador de acordo com a variação da temperatura interna da câmara.

27

A forma mais comum para grandes câmaras é a injeção de gás

refrigerante quente, sob alta pressão, no evaporador. Para câmaras menores

pode ser usado o aquecimento do evaporador com uma resistência elétrica ou

um banho com água, com temperatura ambiente até a completa fusão do gelo.

O cálculo de carga térmica é efetuado para um período de 24 horas.

Entretanto, devemos considerar um período de 16 a 20 horas de operação dos

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

também, possíveis sobrecargas de capacidade. Recomenda-se considerara 18

horas de funcionamento para os cálculos.

28

5.0 - Dicas para Proporcionar um Melhor Rendimento da

Câmara Frigorifica

5.1 - Evite correntes de ar

Elas afetam o rendimento do equipamento e podem acarretar em

aquecimento acima do normal ou dificuldades de degelo. Fique atento à portas

abertas, ventilador mal posicionado ou dutos de ar condicionado direcionado

diretamente para câmara.

5.2 - Respeite a capacidade que a câmara frigorífica suporta

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

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

os produtos estocados por não receberem a temperatura adequada de

conservação. Cuidado especial com as saídas de ar e não obstruir circuladores

e evaporadores.

5.3 - Limpeza e manutenção periódicas

As câmaras frigoríficas devem ser limpos diariamente, especialmente

retirando papéis, embalagens ou qualquer coisa que possa entupir saídas de ar

ou ralos.

5.4 - Evite fontes de calor próximas aos equipamentos

É a mesma teoria das correntes de ar; a incidência de luz excessiva pode

trazer calor desnecessário para os equipamentos e prejudicar o desempenho

destes, como também estragar os produtos estocados.

5.5 - Organização dos produtos dentro da câmara fria

Observe a temperatura de conservação de cada produto e coloque-os

organizados de maneira uniforme, evitando misturar os que possuem

temperaturas diferentes.

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Evitar colocar os produtos com alta temperatura na câmara, buscar deixar

os produtos que estiverem com temperatura elevada entrar em conformidade

com a temperatura ambiente para posterior armazenamento na câmara.

5.6 - Controle a iluminação de câmara Frigorífica

Além de usar lâmpadas corretas, oriente os usuários da câmara fria à

apaga-las quando não estiverem utilizando o espaço. Caso seja necessário,

vale investir em sistemas de acendimento automático.

5.7 - Mantenha as portas da câmara sempre fechadas se possível

Deixar as portas abertas traz tudo o que a câmara frigorífica não precisa

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

haja muita circulação e entrada e saída de pessoas, uma alternativa é usar

cortinas de PVC que reduz o consumo de energia e não perde tanto frio.

30

6.0 - Dicas para evitar o desperdício de Energia em Câmara

frigorificas

São dicas importantes para a prevenção do desperdício de energia:

O sub-resfriamento do líquido refrigerante;

A utilização de conservadores que permitem operações com menores

pressões na descarga dos compressores;

A aplicação de variadores de frequência em motores de compressores e

ventiladores;

Otimização do superaquecimento nos evaporadores;

Trabalhar com a regulagem corretas dos equipamentos e no treinamento

dos operadores, por que um equipamento de primeira linha, mal operado

e mal mantido irá gastar muito mais energia elétrica do que o devido.

Combater a umidade presente no ar com a instalação de

desumidificação o qual combate a formação de gelo nos evaporadores e

interior de câmaras, a condensação em pisos e paredes, a formação de

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

custo representado por estes fatores que somados em alguns casos

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

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7.0 – Segurança na Operação de Câmaras Frigoríficas

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

de cargas congeladas, pode ser extremamente prejudicial a saúde do

trabalhador.

Figura 8 – Perigos da Exposição ao Frio.

Fonte: McQuay

7.1 – Equipamentos de Proteção Individual

Para não contrair uma doença ocupacional e evitar um acidente

(hipotermia, por exemplo), basta adotar algumas práticas de segurança durante

a jornada de trabalho.

Tais como:

Usar botas isolantes, luvas, calças e meias de lã, suéter, camiseta e

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

Monitorar o ambiente de trabalho com termômetro adequado.

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

esteja úmida, trocar imediatamente por outra.

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

ser realizado em locais com temperaturas inferior à 4ºC.

Trabalhar sempre em dupla, nunca sozinho.

Consumir alimentos sólidos e líquidos quentes nos intervalos de

trabalho.

Ambientar-se aos poucos para os recém-contratados.

Não expor quaisquer partes da pele em ambientes com temperaturas

equivalentes a -32C.

Figura 9 – Equipamentos de Proteção Individual

Fonte: McQuay

7.2 – Sistemas de Segurança em Câmaras Frigoríficas

Faz necessário além dos intens. de proteção individual (EPI), o uso de

equipamentos de seguranças para as câmara apara assegurar total segurança

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

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

utilizados nos projetos de câmara frigoríficas.

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Figura 10 – Alarmes de Aprisionamento

Figura 11 – Sensores de Temperatura e Extintores

Figura 12 – Luz de Emergência, indicando a saída.

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8.0 – Conclusão

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

momento de se projetar uma câmara frigorifica deve-se levar em consideração

diversos fatores, desde o local onde a câmara será instalada até o tipo de

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

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

consumo de energia.

As câmaras são de grande importância para a sociedades, pois graças a

elas conseguimos armazenar e conservar grandes quantidades de alimentos e

produtos. Conseguindo assim retardar o degrada mento ou apodrecimento de

um produto ou alimento e assim o evitar o desperdício de alimentos.

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Referências Bibliográficas

Silva, J.G; “Introdução à Tecnologia da Refrigeração e da Climatização”,

Artliber, 2ª edição, 2010.

Çengel, Y.A; “Transferência de Calor e Massa – Uma Abordagem

Prática”, McGrawHill, 3ª edição, 2005.

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

acesso em: 14 Set.

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

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

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APENDICE A – Cálculos Em anexo.

APENDICE B – Folha de Desenho

Em anexo.