Projeto Individual de Refrigeração - Vinicius Peron

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Professor: Orosimbo A. de Almeida Rego. PROJETO INDIVIDUAL DE REFRIGERAÇÃO ESPECIFICAÇÃO DE UMA CÂMARA FRIA PARA ESTOCAGEM DE 20 TONELADAS DE MUÇARELA Vinicius Quartucci Peron 90913 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA MECATRÔNICA REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO

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Projeto Individual de Refrigeração - Vinicius Peron

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIAFACULDADE DE ENGENHARIA MECNICACURSO DE ENGENHARIA MECATRNICAREFRIGERAO E AR CONDICIONADO

Professor: Orosimbo A. de Almeida Rego.

PROJETO INDIVIDUAL DE REFRIGERAOEspecificao de UMA CMARA FRIA PARA ESTOCAGEM DE 20 toneladas de MUARELA

Vinicius Quartucci Peron90913

Uberlndia2013NDICE1.objetivo12.Dados do projeto12.1. Dados do ambiente escolhido para projeto12.2. Dados referentes muarela13.Dimensionamento da Camara24.Dimensionamento do Isolamento45.Clculo da carga trmica55.1. Carga Trmica de conduo65.2. Carga Trmica de infiltrao65.2.1. Propriedades do ar externo e da cmara fria75.3. Carga trmica de produto75.4. Carga trmica de pessoas75.5. Carga trmica de iluminao85.6. Carga trmica devido aos motores dos ventiladores85.7. Tabela da carga trmica96.Seleo dos equipamentos96.1. Unidade Evaporadora96.2. Unidade Condensadora107.Anexos117.1. ANEXO A Exigncia de armazenamento e propriedades de alimentos perecveis117.2. Anexo B Embalagem de produtos alimentcios117.3. ANEXO C Painis Frigrorficos117.4. Anexo D Determinao do Z (fator de movimentao nas cmaras)127.5. ANEXO E DETERMINAO Do n (Nmero dirio de trocas de ar/dia)127.6. ANEXO F Calor de metabolismo de pessoa137.7. ANEXO G Rendimento do Motor de acordo com a potncia em CV137.8. Anexo H Catlogo de condensadores Danfoss147.9. Anexo I Catlogo de evaporadores Mipal14

objetivo

Este projeto tem por objetivo geral o projeto de uma cmara fria para estocar 20 toneladas de muarela com movimentao diria de 2 toneladas. Esta cmara fria est localizada na cidade do So Paulo. O projeto tem por objetivo especfico o clculo da carga trmica para a cmara frigorfica e, de posse dos clculos, realizar a seleo e dimensionamento do material isolante e dos equipamentos responsveis pela refrigerao.Dados do projeto

A seguir so representados os dados relativos ao projeto.Dados do ambiente escolhido para projetoAs propriedades a seguir foram encontradas com auxilio do software EES. Localizao: So Paulo TBS = 31 C TBU = 24 C Tmx = 39C UR = 55% h = 75,9 kj/kg = 1,025 kg/mDados referentes muarela Quantidade: 20 Toneladas; Movimentao diria: 2 ToneladasOs dados a seguir podem ser encontrados no Anexo A. Temperatura de armazenamento recomendada: 1,8 C Temperatura de congelamento: -2 C Calor especfico fresco: 0,5 kcal/kgC Calor especfico congelado: 0,31 kcal/kgC Calor latente: 30,0 kcal/kgDimensionamento da Camara

De acordo com a tabela referente ao anexo B, que se refere s caractersticas da embalagem, podem-se calcular as dimenses da cmara fria, conforme a seguir.EmbalagemMaterial da caixa: PlsticoDimenses da caixa (Comprimento x Largura x Altura) cm: 50 x 27 x 38 Volume da caixa = 0,5 x 0,27 x 0,38 = 0,0513 mQuantidade armazenada por caixa = 30 kgQuantidade a ser armazenada = 20 toneladasConsiderando 6 nveis de caixa,Altura da carga = 6 x 0,38 = 2,28 mE 8 caixas por nvelrea de cada pilha = (2 x 0,27) x (4 x 0,5) = 0,54 x 2=1,08m(6 x 2 x 4) = 48 caixas por pilha48 x 30 = 1440 kg de Muarela por pilha14 pilhas 14 x 1440 = 20160 kg > 20000 kg de Muarela rea da carga = 14 x 1,08 = 15,12 mQuantidade de pilhas = 14 pilhasA partir desses clculos encontrou-se uma disposio ideal para as caixas, sendo que a dimenso de cada caixa representada na Figura 1.

Figura 1 - Dimenses de uma caixa de plstico para armazenar muarelaCada pilha tem 48 caixas de muarela, conforme representado na Figura 2.

Figura 2 - Pilha de caixas de muarelaA movimentao diria relativamente pequena, uma tonelada, ento se optou por um projeto no qual a movimentao dessas carcaas ser feita por meio de carrinhos de mo. Portanto foi dimensionada uma porta de correr frigorfica de 1,80m de altura por 0,80m de largura. Como cada pilha tem 2,28 metros de altura, adicionou-se mais 1,72 metro para que pudessem ser instalados os evaporadores, ento a altura da cmara fria de 4 metros. As 14 pilhas sero distribudas em duas fileiras de 7 pilhas, com espaamento de 5 cm entre as pilhas. Como cada pilha tem 2 metros de comprimento e 0,54 metro de largura, considerando o espao de movimentao de pessoas, as dimenses da cmara fria so mostradas na Figura 3.

Figura 3 - Vista superior da camara friaPortanto a cmara fria ficou com as seguintes dimenses (Comprimento x Largura x Altura) m: 16,3 x 2,78 x 4,0.Dimensionamento do Isolamento

A temperatura de operao da cmara fria ser de -5C, ou seja, ocorrer o subresfriamento da muarela.A cmara fria est localizada dentro de um galpo protegida da luz solar, portanto, o no h variao da temperatura devido a insolao.

Deve-se escolher um isolamento com U menor do que o encontrado. De acordo com o Anexo C, Isolamento escolhido: Tectermica EPS de espessura 125 mm U = 0,2147 Kcal/ mhC.Quantidade:A = 2 x 16,3 x 2,78 + 2 x 2,78 x 4 + 2 x 16,3 x 4 = 243,27 m de IsolanteClculo da carga trmica

A seguir so calculadas, individualmente todas as cargas trmicas presentes no sistema.A carga trmica de refrigerao dada por:

Onde,CT = Carga trmica de refrigeraoQc = Calor de conduoQi = Calor de infiltraoQpr = Calor de produtoQmp = Calor de metabolismo de carga de produtosQmot = Calor de motoresQil = Calor de iluminaoQpe = Calor de pessoasQdeg = Calor de degelo

Carga Trmica de conduo A cmara est localizada em um galpo protegido de insolao e est suspensa a uma altura de 0,3m.

Carga Trmica de infiltrao

VE = Volume de ar externo que penetra na cmara por dia (m3/dia)

= Peso especfico do ar externo (kg/m3)

= Volume especfico do ar externo (m3/kg)he = Entalpia do ar externo (kcal/kg)hi = Entalpia do ar nas condies da cmara fria (kcal/kg)Vcf = Volume da cmara fria (m3) = Nmero dirio de trocas de ar por dia (m3/dia) (Anexo E)Z = Fator de movimentao na cmara. (Anexo D) Vcf = 2,78 x 16,3 x 4 = 181,26 m3Da tabela do anexo E o valor de n, interpolando de: = 5,4874Do anexo D, o fator de movimentao de carga igual a Z = 0,6 (baixa circulao (estocagem de congelado))

Propriedades do ar externo e da cmara fria

Externo: T = 31C, = 55% he = 75,9 kj/kg, e = 1,025 kg/m3Cmara Fria: Tcf = -5C, = 68% (Anexo A) hi = -0,7853, i = 1,296 kg/m3

Carga trmica de produto

Qpr = calor devido a resfriamento e congelamento de produto (Kcal/dia)D = fluxo dirio de produto (Kg/dia): 2000 kg/diacpr= calor especfico do produto resfriado: 0,50 Kcal/KgCcpcg= calor especfico do produto congelado: 0,31Kcal/KgCL = calor latente de solidificao: 30 Kcal/KgTcg = temperatura de congelamento: -2 CTe, Tf = temperatura de entrada e final do produto (C)Te = 22CTf = -5C

Carga trmica de pessoas

De acordo com o Anexo F

Na cmara fria trabalharo duas pessoas cada uma meia hora por dia. Portanto N = 2 e t = 0,5 hora.

Carga trmica de iluminaoLmpadas germicidas 1W/m (1h por dia), sero utilizadas 2 lmpadas.

Onde,Qil = Calor devido a iluminao (kcal/dia)W = Potncia de iluminao instalada (Watts)t = Nmero de horas de funcionamento das lmpadas (horas/dia)

Carga trmica devido aos motores dos ventiladoresCTaprox = 45.126,41+46.909,15+85.860,00+180,00+77,94=178.153,50 kcal/diaCTaprox = 2,455 TR

De acordo com o anexo G, o rendimento para uma potncia de 1,28 CV de 78%, portanto:=0,78

Tabela da carga trmicaQ(kcal/dia)

Conduo45.126,41

Infiltrao46.909,15

Produto85.860,15

Pessoas180,00

Iluminao77,94

Motores19.446,15

Total197.599,65

CT total = 197.599,65 kcal/dia = 8.233,32 kcal/h = 2,723 TRSeleo dos equipamentos

A seguir so apresentadas as selees de equipamentos necessrios para operao da cmara fria.Unidade EvaporadoraOs dados da cmara fria para a seleo da unidade evaporadora so:Carga Trmica [kcal/h]Temperatura Cmara Fria [C]Temperatura de evaporao [C]Temperatura Ambiente [C]

8.233,32-5-1533

Quantidade de evaporadores: 1Evaporador de Ar Forado Baixo Perfil Reach-in.Fabricante: MIPALModelo: 96Capacidade de Refrigerao: 8636 kcal/hTemperatura de Evaporao: de -4C -20Crea de atuao: 45,75 m

Figura 4 - Foto ilustrativa da unidade evaporadoraUnidade CondensadoraOs dados da cmara fria para a seleo da unidade condensadora so:Carga Trmica [kcal/h]Temperatura Cmara Fria [C]Temperatura de evaporao [C]Temperatura Ambiente [C]

8.233,32-5-1533

De acordo com o anexo H.Unidade condensadora escolhida:Quantidade de condensadores: 1Fabricante: DanfossModelo: HGM 080Capacidade de Refrigerao: 8285 kcal/hTemperatura de Evaporao: -15CTemperatura Ambiente: 32CPotncia Consumida: 5 KwCom os dados da unidade condensadora, calcula-se o coeficiente de performance.

Anexos

ANEXO A Exigncia de armazenamento e propriedades de alimentos perecveis

Anexo B Embalagem de produtos alimentcios

ANEXO C Painis Frigrorficos

Anexo D Determinao do Z (fator de movimentao nas cmaras)Z = Fator de movimentao nas cmarasZ = 1; circulao normal (cmaras de resfriamento, tnel de congelamento, estocagem de resfriado e etc)Z = 0,6; baixa circulao (estocagem de congelado)Z = 2; alta circulao (plataformas de expedio e descarga, abate, desossa, corredores de circulao e etc)

ANEXO E DETERMINAO Do n (Nmero dirio de trocas de ar/dia)VOLUME DA CMARA (M)T < 0CT 0C

72938

8,526,234,5

11,522,529,5

142026

171823

2315,320

2813,517,5

421114

579,312

858,19,5

1157,48,2

1406,37,2

1705,66,5

23055,5

4203,83,9

5702,63,5

7002,33

8502,12,7

11501,82,3

14001,52

20001,31,6

400000,20,3

ANEXO F Calor de metabolismo de pessoa

ANEXO G Rendimento do Motor de acordo com a potncia em CV

Anexo H Catlogo de condensadores DanfossR-402B

ModelosTE.- 15C

TAC.R.P.C.

HGM 0803282855,0

3579585,2

3876305,4

4370995,7

Anexo I Catlogo de evaporadores Mipal