Refrigeracao

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Profº Dr. Vivaldo Silveira Júnior
Profº Dr. Douglas Fernandes Barbin
FT 720 - Processos de remoção de calor
QUESTIONÁRIO
EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA:
1. O que o indicador eficiência volumétrica representa para compressores
alternativos?
A eficiência volumétrica está relacionada com a capacidade de bombeamento
mássico de refrigerante pelo compressor, que, por sua vez, representa/se
relaciona diretamente com a capacidade frigorífica do equipamento. Sendo
assim, é o parâmetro de maior importância na hora de escolher um compressor
para a aplicação. A eficiência volumétrica vai mostrar quanto de vapor de
refrigerante é admitido na entrada do compressor e quanto será bombeado na
saída – está diretamente relacionada com as condições de pressão e temperatura
do refrigerante.
2. Por que a eficiência volumétrica de compressores alternativos reduz com
redução da pressão de sucção ? ou com o aumento da pressão de descarga ?
Com a redução da pressão de sucção e aumento da de descarga, o volume
específico de sucção é maior, e isso causa um aumento na massa e volume inúteis
do circuito, que vão se acumulando na câmara e fazendo com que o compressor
cada vez mais não consiga comprimir a quantidade ideal de vapor - havendo
diminuição na eficiência volumétrica e na capacidade frigorifica,
3. O sub-resfriamento de líquido e superaquecimento do vapor de sucção podem
afetar a eficiência volumétrica ? por que ?
Sim, o sub-resfriamento influencia positivamente pois ele aumenta o efeito
refrigerante, devido a diminuição do calor latente do líquido refrigerante que será
vaporizado, além disso não afeta a massa de refrigerante circulante. Desta forma,
será necessário uma menor massa de refrigerante a ser circulada no ciclo para
produzir a mesma capacidade térmica. Já o superaquecimento pode ser
prejudicial para a eficiência volumétrica pois aumenta o volume específico do
vapor aspirado que faz com que o compressor comprima uma massa menor de
refrigerante.
Superaquecimento: maior volume especifico, isto, maior produção de vapor,
fazendo com que reduza vazão mássica de refrigerante = menor eficiência
volumétrica
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Sub-resfriamento: maior efeito frigorífico = menor massa de refri p/ ter mesma
capacidade frigorífica.
4. O que uma má instalação de um sistema de refrigeração pode causar na
redução da pressão de sucção ?
Se o sistema de refrigeração operar com pressão de sucção inferior, resultará em
danos da seguinte ordem: Redução da capacidade do compressor. -Aquecimento
do compressor. -Ineficiência do sistema com aumento do consumo de energia
para a mesma quantidade de calor a retirar.
5. Em compressores alternativos, como que a eficiência volumétrica interfere na
capacidade frigorífica do sistema?
Por estarem diretamente relacionados, prejuízos na eficiência volumétrica do
sistema resultam em um funcionamento prejudicado do compressor, que, por sua
vez, traz como consequência uma menor capacidade frigorífica disponível. Assim,
pode ocorrer de o equipamento não operar de forma eficiente, fornecendo toda a
capacidade necessária, e prejudicar todo o sistema de refrigeração. Os
compressores podem ser comparados ao coração, sendo a peça de maior
relevância em toda a estrutura de refrigeração.
6. Por que apenas os compressores alternativos tem o indicador de eficiência
volumétrica ?
Isso ocorre pois os compressores alternativos funcionam com um sistema de
pistão que comprime o vapor de refrigerante que incide no equipamento. Sendo
assim, o volume específico (e, consequentemente, a massa) do refrigerante
quando ele chega no compressor irá influenciar, diretamente, na capacidade de
compressão e funcionamento. A eficiência volumetria está relacionada com esses
parâmetros, por isso é um indicador importante para compressores alternativos.
7. Em que condições operacionais que compressores alternativos, em
funcionamento, atingem eficiência volumétrica igual a zero ?
A eficiência volumétrica será igual a zero quando a pressão de sucção for muito
menor que a pressão de condensação, ou seja, quando a razão de compressão ( R
) for muito alta. Isso indica a necessidade de um sistema duplo estágio.
8. Pode-se justificar que pela pequena eficiência volumétrica de compressores
alternativos em regime de operação de baixa temperatura de evaporação (ex. -30
°C) e alta temperatura de condensação (ex.: 45 °C) foi motivo para aplicação de
duplo estágio ?
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Sim, pois há uma dependência física da eficiência volumétrica de compressores
alternativos com a razão de compressão. onde a eficiência volumétrica é função
da razão de compressão e da máquina (compressor) que realmente efetua a
passagem do vapor de uma pressão menor a até uma pressão maior.
COMPRESSORES
9. Por que existe óleo junto com refrigerante no sistema de refrigeração ?
O óleo deve estar presente para garantir lubrificação das peças mecânicas (evitar
atrito direto que podem danificar as peças, gerar calor...), além de assegurar a
vedação do sistema.
10. Por que há compressores que não utilizam óleo, por exemplo o centrífugo
magnético ?
No caso de compressores centrífugos magnéticos, não há contato entre as peças,
logo, não há necessidade de óleo para lubrificação para evitar o atrito e assim o
desgaste das mesmas. Consequentemente, esse compressor não demanda um
separador de óleo ou filtros, tendo menor manutenção.
Comparando com o compressor convencional (com uso de óleo), o compressor
isento de óleo gera menos custos, visto que não demanda manutenção de
acessórios auxiliares (separador de óleo, filtro) nem troca de óleo não precisa ter
troca de olho, nem a manutenção de acessórios auxiliares, além de evitar
contaminação do produto por arraste de óleo e redução de vibrações e ruídos já
que opera em baixa pressão e com baixa velocidade rotacional.
11. Por que em um projeto deve-se selecionar 2 compressores iguais, no mínimo, para
a capacidade total da aplicação ?
Para garantir que se no caso quebre um compressor, não afete diretamente o
produto e perca o lote inteiro, havendo uma segurança com o segundo
compressor trabalhando em sua máxima capacidade. Para isso, cada compressor
trabalha na metade de sua capacidade (em paralelo).
12. Cite 2 câmaras de compressão de compressores diferentes.
● Câmaras de compressores alternativos (a qual se baseia no movimento de
pistão no interior do cilindro devido à presença de motor elétrico,
apresentando válvula de sucção e válvula de descarga)
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○ ↑PREFR ↓VCAMARA visto que maior pressão do refrigerante indica que há
compressão na câmara e assim o ar comprimido é descarregado por
abrir a válvula de descarga, o que reduz o conteúdo da câmara
● Câmara de compressão do tipo helicoidal, com compressor parafuso, o qual é
formado por duas roscas sem fim, de forma que a distância entre essas roscas
diminui conforme comprime-se o fluido refrigerante. Tem-se compressão
gradual axial e não há válvula de sucção/descarga.
13. Por que se seleciona compressores pela carga térmica que ocorre no
evaporador?
O compressor, sendo a única máquina no sistema que realiza trabalho, é
essencial para o resfriamento/congelamento do alimento, pois sua função é de
aspirar o vapor formado no evaporador e comprimi-lo, para que chegue a uma
pressão maior, e isso permite que o refrigerante circule no sistema e as condições do
processo se matem (P = cte)
Esta capacidade frigorífica do compressor significa o calor retirado no
evaporador, quando o compressor está conectado a um equipamento frigorífico
completo, que trabalha com as temperaturas de evaporação e condensação em
questão. Deve-se notar que a capacidade frigorífica do compressor depende em
grande medida da temperatura de evaporação, que, quanto mais baixa esta
temperatura, menora capacidade. A temperatura de condensação tem também
algum efeito sobre a capacidade frigorífica.
14. Por que compressores podem ser classificados como abertos ? Qual outra
opção?
Os compressores chamados abertos são assim classificados por possuírem o
motor externo à sua carcaça, o que facilita sua manutenção e remoção, além de
permitir a utilização de amônia como refrigerante, sendo o ideal entre as opções para
instalações industriais. Entretanto, possuem um alto consumo de energia. As outras
opções de compressores são os herméticos e semi-herméticos. O primeiro é mais
barato, silencioso e de alta eficiência, entretanto, seu motor é interno e não removível,
o que impossibilita a utilização da amônia, além de ser usado apenas em instalações
de pequeno porte como ar condicionado e geladeira. Já os compressores
semi-herméticos são utilizados em instalações médias e comerciais e seu motor é, ao
mesmo tempo, interno e removível.
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15. Cite 2 vantagens/desvantagens da localização do motor elétrico em
compressores.
● Motor externo: facilita sua manutenção e remoção, além de permitir a
utilização de amônia como refrigerante. Entretanto, possuem um alto consumo
de energia.
● Motor interno: mais barato, silencioso e de alta eficiência, entretanto, não
removível, o que impossibilita a utilização da amônia
16. Por que as capacidades frigoríficas de compressores alteram com o regime de
operação?
A capacidade do compressor diminui conforme a temperatura de evaporação
diminui, ou seja para temperaturas de congelamento (ex:-10°C) o mesmo compressor
vai ter uma capacidade reduzida do que para uma temperatura de resfriamento
(ex:5°C).
17. Cite formas de variar a capacidade frigorífica dos compressores alternativos e
parafusos.
Para o controle de capacidade de compressores alternativos, podemos:
selecionar equipamentos com capacidades variáveis (que podem ser
ligados/desligados conforme a necessidade), utilização de válvulas de sucção
(para controla a injeção de óleo e controle de pressão na câmara de compressão)
e utilização de variadores de frequência. Já para os compressores parafusos,
podemos: variação da rotação (através da variação de frequência) e utilização de
válvulas de nível (para modular o compressor a partir do controle de volume
deslocado.
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO
18. Cite duas estratégias de controle de capacidades de sistemas de refrigeração
com compressores alternativos em cargas parciais.
Estratégia: Controle por etapa/compressores em paralelo: iniciar ou parar
algum compressor em um sistema de multi compressores alternativos
multicilindros para controle de carga parcial por etapa, visto que a eficiência é
pouco reduzida nessa estratégia.
Estratégia - Controle de velocidade variável: uso de motor elétrico de 2
velocidades ou inversor/conversor de frequência para variar a velocidade do
compressor
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Estratégia: controle por bloqueio de sucção de cabeçote através de
pressostato
19. Como selecionar compressor(es) de um sistema central de simples estágio com 2
evaporadores a diferentes temperaturas de aplicação, uma vez que o catálogo
prevê caso de simples estágio
Ao selecionar compressores para um sistema central de simples estágio com dois
evaporadores a diferentes temperaturas de aplicação, é necessário considerar alguns
fatores importantes. Embora o catálogo possa fornecer informações para casos de
simples estágio, é possível adaptar a seleção para atender aos requisitos específicos
do seu sistema. Aqui estão algumas etapas gerais para a seleção:
● Requisitos de refrigeração: Avalie as necessidades de refrigeração de cada
evaporador. Considere a carga térmica, a temperatura de evaporação
desejada e a temperatura de condensação. Determine a capacidade de
refrigeração necessária para cada evaporador.
● Tipo de compressor: Com base nas informações do catálogo e nas
necessidades de refrigeração, identifique o tipo de compressor mais adequado
para o sistema central de simples estágio. Alguns tipos comuns de
compressores são os compressores alternativos (pistão), os compressores de
parafuso e os compressores centrífugos. Considere fatores como eficiência,
capacidade de carga variável e características de controle.
● Capacidade do compressor: Determine a capacidade de refrigeração exigida
para cada evaporador e selecione um ou mais compressores que possam
atender a essas demandas. Dependendo das cargas térmicas dos
evaporadores, você pode precisar de compressores de diferentes tamanhos ou
múltiplos compressores operando em paralelo.
● Controle de capacidade: Considere a necessidade de controle de capacidade
para atender às variações de carga dos evaporadores. Alguns compressores
oferecem capacidade de carga variável por meio de tecnologias como o
controle de velocidade variável. Isso permite ajustar a capacidade de
refrigeração de acordo com as demandas do sistema.
● Características adicionais: Considere outras características importantes para o
seu sistema, como eficiência energética, facilidade de manutenção,
confiabilidade e compatibilidade com outros componentes do sistema, como
condensadores e dispositivos de expansão.
É importante consultar o catálogo do fabricante do compressor para obter
informações detalhadas sobre as capacidades, faixas de temperatura e outras
especificações técnicas relevantes. Além disso, é recomendável contar com a
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assistência de um profissional de engenharia de refrigeração para garantir que a
seleção do compressor seja adequada às necessidades do sistema e cumpra os
requisitos específicos.
20. O que é um sistema economizer? Por que é chamado de economizador ? Por que
é usado em compressores parafusos?
Economizer :Sistema economizador
1º ganho: Depois do condensador, faz uma expansão para um resfriador intermediário
(L+V) à pega o líquido subresfriado e contínua para o evaporador à esse
subresfriamento é um ganho em△h
2º ganho: o vapor saturado da parte de cima do resfriador intermediário vai ser
injetado na carcaça do compressor parafuso
O compressor parafuso tem um sistema que faz um resfriamento intermediário dentro
da própria carcaça para que o vapor possa continuar a ser comprimido sem que
atinja temperaturas muito altas (injeção de amônia fria vinda do economizer)
21. Como implementar os princípios de um sistema economizador em sistemas
com compressores alternativos ?
Não tem como injetar esse vapor resfriado na carcaça porque não pode, mas injeta
antes (reservatório na linha antes do compressor)
22. Por que razão de compressão acima de 8 ou 9 deve-se aplicar um sistema de
duplo estágio, quando se usa compressores alternativo ? e por que para
compressores parafuso a razão é de 20 ?
Para compressores parafusos podemos trabalhar a uma razão e compressão de até
20 pois ele é capaz de modular diferentes pressões para trabalhar, a partir de uma
válvula que regula qual a pressão de saída do refrigerante. Já os compressores
alternativos trabalham por diferença de entre a pressão interna e a pressão a que o
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refrigerante chega (pressão de evaporação) – quanto menor a pressão de evaporação,
maior o R e menor a capacidade volumétrica do compressor.
23. O que é C.O.P. ? E o que é I.P.L.V. ? Por que expressar com dois indicadores
semelhantes ?
COP é o coeficiente de performance, que indica o nível de eficiência do
equipamento de refrigeração, pela relação entre capacidade de refrigeração
consumida e a energia elétrica consumida. Já o IPLV (integrated part load value) é
um índice baseado em COP, expressando a eficiência em carga parcial para
equipamentos. O IPLV leva em consideração a ponderação de várias cargas
térmicas.24. Por que o valor do COP não é mantido em cargas parciais?
O motivo pelo qual o valor do COP não é mantido em cargas parciais está
relacionado ao comportamento dos sistemas de refrigeração e aquecimento quando
operam em capacidades reduzidas.
25. Por que selecionar todos os equipamentos na condição máxima de operação,
sendo que depois terá que operar em condições parciais?
Porque pode existir um dia que será condições extremas de clima, abertura de portas,
passagem de pessoas, infiltração, iluminação… e a câmara precisa dar conta de
manter a temperatura estimada
26. O que é “inverter”?
Inverter: equipamento eletroeletrônico que inverte a frequência ou a rotação do
motor elétrico. A variação de rotação do compressor. O compressor é comandante de
impor a vazão do circuito (está bombeando), logo ao reduzir a rotação do motor,
reduz o bombeamento e, consequentemente, reduz a capacidade frigorífica.
- Princípio de variação de rotação e/ou frequência para variar a capacidade
frigorífica
27. Desconsiderando as possíveis oscilações de temperatura da aplicação, segundo
o exercício de entrega de cargas parciais, por que o compressor on-o� consumiu
menos energia que o mesmo compressor com inversor de frequência ?
On/O� gasta menos energia - trabalha em plena eficiência de energia
De acordo com os fabricantes, geralmente, o compressor on/o�, ao entrar em
“alívio”, não desliga e continua consumindo energia, enquanto o sistema de inversão
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de frequência permite menor consumo energético por trabalhar em uma menor faixa
de P possível. Contudo, o coeficiente de performance (COP) do compressor inversor de
freq. não é linear e o compressor on/o� atua em plena eficiência de energia,
justificando o on/ o� ter menor consumo de energia.
28. Quais as vantagens de utilizar um rack de compressores na mesma aplicação?
Uma das grandes vantagens dos racks de compressores é a possibilidade de operar
o sistema de refrigeração de acordo com a carga térmica requerida. Isso ocorre
graças a presença de um quadro elétrico, permitindo o funcionamento dos
compressores de acordo com a demanda, reduzindo custos de energia de até 50% e
aumentando a performance dos compressores, possibilitando sucções mais altas e
maior eficiência. Além disso, o custo de manutenção dos racks é menor do que
comparado aos sistemas tradicionais.
29. O que é termoacumulação?
A termoacumulação é a armazenagem do frio visando tanto a transferência do
consumo de energia do horário de ponta de carga (consumo geral) para horário fora
de ponta quanto o nivelamento de consumo reduzindo assim os picos de energia.
30. Quais as vantagens de se utilizar um sistema de refrigeração com
termoacumulação?
Dentre as vantagens estão:
- Redução de custo com energia e o gerenciamento pelo lado da demanda
- Gera maior confiabilidade e segurança ao sistema de refrigeração, devido ao
armazenamento de energia
- Proporciona uma redução na potência instalada, o que resulta em uma menor
demanda de energia
- Proporciona o deslocamento da carga do horário de alto consumo para outro
de baixo, aliviando o sistema elétrico e reduzindo investimentos no setor
- Contribui para a redução do impacto ambiental
Desvantagens:
- Necessidade de grandes espaços para instalação dos reservatórios de
armazenagem
- Altos investimentos iniciais em equipamentos
CONDENSADORES OU UNIDADE CONDENSADORA
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31. Por que se seleciona um condensador ou uma unidade condensadora pela carga
térmica que ocorre no evaporador?
Pois o condensador é responsável por dissipar o calor do fluido refrigerante do
sistema de refrigeração, isto é, a carga térmica retirada do meio que ocorre no
evaporador.
32. Quais os parâmetros para selecionar uma unidade condensadora a água ?
33. Cite 3 exemplos de instalações inadequadas de unidades condensadoras a ar.
Instalação da condensadora muito próximo a parede sem respeitar a distância de 1,5
metros, enclausurar para esteticamente esconder, não instalação de garrafa de
líquido na saída do condensador para aumentar a área de troca térmica na
tubulação,
34. Cite 3 causas para haver a elevação da temperatura de condensação.
- Aumento da temperatura da água ou ar de resfriamento.
No caso de condensador a ar: uma possível causa para o aumento da água
seria um dia chuvoso, pois o ar está com alta umidade relativa, então a
água não evapora e, consequentemente, não resfria. Outra causa seria um
dia quente, pois o ar está com alta temperatura de bulbo úmido, resfriando
menos a água.
- Sujeiras e incrustações no equipamento, o que dificulta a troca térmica.
- Má ventilação na serpentina. Uma maior ventilação proporciona maior
turbulência, aumentando o coeficiente de película que, consequentemente,
aumenta o coeficiente de troca térmica.
35. Por que o condensador a ar é o de menor eficiência para troca térmica ?
Pois a temperatura de condensação, em um condensador a ar, é determinada pela
temperatura ambiente de bulbo seco, enquanto, que em um condensador evaporativo
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ou à água, a rejeição de calor é controlada pela temperatura de bulbo úmido, que fica
entre 8 a 14K mais baixa que a TBS.
36. Como intensificar a troca térmica em condensadores a ar ?
Para intensificar a troca térmica, podemos pulverizar água sobre a
serpentina/placas em que ocorre a troca térmica, aumentar a área de troca
térmica, realizar a movimentação do ar externo (que vai trocar calor com o
refrigerante para condensá-lo) – isso pode ser feito pela implementação de um
ventilador.
37. Por que o condensador evaporativo é mais eficiente que os outros ? Quais os
fenômenos de transferências que ocorrem nesta operação ?
O condensador evaporativo conta com um condensador a água e uma torre
de resfriamento – temos bicos injetores no topo do condensador que vão
pulverizar água nos tubos de refrigerante, provocando sua condensação.
Dessa forma, temos que uma economia de energia (24%), menor investimento,
menor ocupação de espaço e é adequado para climas quentes. Neste
processo, temos tanto fenômenos de transferência de calor (do refrigerante
sendo resfriado e da água que evapora), quanto de massa (pois a água
evaporada vai para o ar).
38. O que é um condensador remoto ?
É um condensador instalado a distância do compressor
EVAPORADORES
39. Quais os parâmetros necessários para selecionar um evaporador?
Temperatura de evaporação, delta Temperatura e Carga térmica.
40. Quais as diferenças estruturais de evaporadores inundados com expansão
seca?
Os evaporadores inundados utilizam uma massa de refrigerante circulando 5x
maior que a massa que vai evaporar e têm um reservatório de líquido
(refrigerante em estado líquido). Já em evaporadores de expansão seca, a massa
de refrigerante que circula é exatamente igual a massa que será evaporada e a
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área total de troca térmica deve ser de 10-20% maior que a área requerida para
garantir que todo o refrigerante será evaporado.
41. Qual dos evaporadores (inundados ou expansão seca) possui maior eficiência na
troca térmica? Por que ?
No evaporador de expansão seca o fluído refrigerante inicia sua vaporização
já na válvula de expansão. Na saída do evaporador todo refrigerante deve se
encontrar na forma de vapor. A taxa de vaporização no interior do evaporador é uma
função da carga térmica exigida. Por conta da constante mudança de estado, as
paredes do evaporador não permanecem sempre molhadas, o que influência na
diminuição da transferência térmica.
Vantagem do evaporador expansão seca: possuem menor custo inicial, são
mais compactos e possuem retorno de óleo.
Desvantagens do evaporador expansão seca: menor eficiência de trocatérmica, possui variações de temperatura dentro da câmara, tem menor controle de
líquidos na linha de sucção e super aquecimento útil.
O evaporador inundado é aquele que trabalha repleto de líquido refrigerante,
sendo que seu nível é mantido por uma válvula boia. O vapor formado no evaporador
é succionado pela ação do compressor.
Vantagens do evaporador inundado: apresenta maior coeficiente de
transmissão de calor, melhor comportamento em relação à variação na carga térmica,
fornece vapor saturado seco ao compressor e não vapor superaquecido e como
Desvantagens do evaporador inundado: o evaporador inundado é caro,
necessita de um separador de líquido, é utilizado para grandes instalações,
apresenta elevado volume e grande quantidade de refrigerante se faz necessário.
42. Quais as diferenças operacionais e construtivas das válvulas de expansão dos
evaporadores (inundados e expansão seca) ?
Na expansão seca: A alimentação do refrigerante é controlada por uma válvula
de expansão termostática ou termostática com equalização externa;
T do vapor aumenta na saída do evaporador -> aquece o bulbo da válvula ->
a pressão exercida pelo fluido do bulbo no diafragma abre a válvula -> entra
mais refrigerante -> vapor sairá mais frio -> fecha a válvula. No caso de
expansão inundada, o controle é feito por meio Válvulas de expansão
automática ou manual., tendo em vista que o líquido refrigerante fica
circulando, em quantidade 2 - 7 vezes maior do que será evaporadora.
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( (
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43. O evaporador é o componente que trata o ar, quer seja resfriando-o, quanto
desumidificando-o. Como especificar para que não haja uma intensificação na
desumidificação do ar e consequente menor desidratação do produto estocado?
Para evitar que haja desidratação do produto, a velocidade do ar deve ser
baixa e adequada ao produto, bem como a umidade relativa do ar controlada. Assim
uma taxa de ar excessiva pode promover maior evaporação da umidade na superfície
do produto e, consequentemente, maior desidratação do produto. A velocidade do ar
nas câmaras de conservação de produtos não deve ser superior a 0,5 m/s.
44. O que você acha de selecionar um evaporador para a ante-câmara com um ΔT
(Tev – Tar) maior que 6 °C?
45. Para uma aplicação com carga térmica de 12.000 kcal/h, quantos evaporadores
do modelo de catálogo (com capacidade de 6.000 kcal/h e ΔT = 6 °C) serão
necessários para que a desumidificação não seja intensa e ocorra uma operação
com ΔT = 2 °C?
Considera-se que o deltaT 6°C seja tabelado, encontra-se o valor de A*U
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46. Onde se encontra o evaporador em uma sorveteira? E num chiller?
Em uma sorveteira, o evaporador geralmente está localizado dentro da unidade de
refrigeração do equipamento. O evaporador é responsável por remover o calor do
compartimento onde a mistura de sorvete é armazenada e resfriá-la para a
consistência adequada do sorvete. O evaporador é projetado para entrar em contato
com a mistura de sorvete e absorver o calor dela, permitindo que a mistura congele e
se torne sorvete.
Em um chiller (equipamento de refrigeração industrial), o evaporador está localizado
no sistema de refrigeração, geralmente em uma unidade separada. O chiller é usado
para resfriar fluidos ou ambientes em processos industriais, como resfriamento de
equipamentos, ar-condicionado central, refrigeração de alimentos, entre outros. O
evaporador no chiller é projetado para absorver o calor do fluido que precisa ser
resfriado, transferindo-o para o refrigerante circulante. O refrigerante evapora no
evaporador, removendo o calor do fluido e, em seguida, é comprimido e condensado
no condensador para liberar o calor absorvido.
47. O quanto é benéfico o super-aquecimento de 6 °C na saída de evaporadores de
expansão seca ao sistema de refrigeração?
Um superaquecimento de 6 °C na saída do evaporador de expansão seca pode trazer
benefícios significativos para o sistema de refrigeração, incluindo:
● Proteção do compressor: O superaquecimento é importante para evitar que o
refrigerante líquido entre no compressor. O superaquecimento adequado
garante que o refrigerante esteja completamente vaporizado antes de entrar
no compressor, protegendo-o contra danos causados pelo líquido refrigerante
comprimido, como golpes de líquido ou lubrificação inadequada.
● Estabilidade operacional: Um superaquecimento controlado ajuda a garantir
uma operação estável do evaporador e do sistema de refrigeração em geral.
Ele ajuda a manter uma quantidade consistente de refrigerante evaporado no
evaporador, evitando flutuações indesejadas na capacidade de refrigeração e
no desempenho do sistema.
● Eficiência energética: Um superaquecimento adequado pode contribuir para a
eficiência energética do sistema de refrigeração. Quando o refrigerante está
completamente vaporizado no evaporador, ele possui uma temperatura
uniforme e é capaz de transferir calor de maneira eficiente, o que resulta em
uma maior eficiência de transferência de calor e, consequentemente, uma
operação mais eficiente em termos energéticos.
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● Controle de umidade: O superaquecimento também ajuda a remover a
umidade indesejada do sistema. À medida que o refrigerante é superaquecido
no evaporador, a umidade presente no ar condensado é evaporada, reduzindo
a possibilidade de formação de gelo ou condensação excessiva em outros
componentes do sistema.
No entanto, é importante destacar que o superaquecimento ideal pode variar
dependendo do tipo de refrigerante, das características do sistema e das condições
operacionais específicas. É recomendável seguir as especificações do fabricante do
sistema de refrigeração e, se necessário, consultar um profissional de engenharia de
refrigeração para determinar o superaquecimento ideal para o seu sistema.
CAUSA E EFEITO
48. Qual a relação do aumento da temperatura de condensação com o aumento da
temperatura da câmara de um circuito de refrigeração?
Se a temperatura de condensação aumenta, teremos um Δh0 reduzido, pois há
uma distorção no ciclo de refrigeração. Consequentemente, a razão de compressão
aumenta e o COP diminui. Além disso, a eficiência volumétrica diminui, ou seja, o
compressor estará bombeando menos refrigerante e vai trocar menos calor,
causando o aumento de temperatura na câmara. Essas relações podem ser
justificadas a partir da equação Q=U.A.ΔT.
49. Quais as causas para ter a elevação da temperatura de condensação ?
Alterações da temperatura de condensação, e por sua vez, prejuízos ao valor
de U podem ter origem em incrustações externas ou internas, sujeira, má ventilação,
óleo de lubrificação circulando pelo sistema, redução da circulação de água/ar
(presença de incondensáveis ou de líquido acumulado dentro do condensador →
↓área), variações na temperatura do fluido de resfriamento (por causa do clima, por
exemplo). A elevação pode ter origem ainda em instalações inadequadas, como
equipamentos muito próximos à parede, em locais apertados sem circulação de ar ou
em área com grande acúmulo de sujidades.
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50. Como reduzir a desidratação de produtos desembalados em câmaras frigoríficas
?
R: aumentando a temperatura de evaporação (isso faz com que o Delta_T diminuia) e
da condição da câmara, para reduzir a T.M. do produto com o ar.
51. Quanto que uma cortina na porta da câmara poderá reduzir o tempo de degelo e
consequentemente modificar especificação do compressor ?
Se a área da mesma for significante, tendo em vista que a contribuição da
mesma se dá pela fórmula Qvedação = 150kcal/h * Área. Assim, se a mesma
representar uma perda grande, deve-se reavaliar o compressor.
52. Por que a elevação da temperatura decondensação provoca maior consumo de
energia da aplicação para manter a mesma carga térmica ? Explique pelo ciclo e
pelos quantitativos.
Quanto maior a temperatura de condensação, maior será a capacidade requerida no
compressor, e portanto, maior a energia de aplicação para manter a mesma carga
térmica do sistema. Analisando um diagrama de pressão x entalpia qualquer,
observa-se que a variação de entalpia é maior quando se aumenta a temperatura de
condensação, fazendo com que a capacidade requerida da máquina também seja
maior.
53. Qual é o ganho de realizar um resfriamento evaporativo do ar para ser utilizado
em condensadores a ar? Exemplifique e considere que o ΔT=10 °C (entre a
temperatura ambiente e temperatura de condensação) seja mantido em qualquer
uma das situações (com ou sem resfriamento do ar).
Realizar o resfriamento evaporativo do ar em condensadores a ar traz benefícios
como a redução da temperatura do ar ambiente, o que resulta em uma diferença de
temperatura mais favorável entre o ar ambiente e a temperatura de condensação.
Isso aumenta a eficiência do condensador, melhorando o desempenho do sistema de
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Fash gás - quandoO
fluido do st
e
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= #
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refrigeração como um todo. Além disso, o resfriamento evaporativo reduz a carga
térmica sobre os componentes do condensador, o que pode prolongar sua vida útil e
reduzir a necessidade de manutenção.
Por exemplo, considerando um ΔT de 10 °C entre a temperatura ambiente e a
temperatura de condensação, se o ar ambiente não for resfriado, a diferença de
temperatura será de 10 °C. No entanto, se o ar ambiente for resfriado por meio do
resfriamento evaporativo, é possível reduzir a temperatura do ar em alguns graus.
Suponhamos que o ar seja resfriado em 5 °C, então a diferença de temperatura entre
o ar ambiente resfriado e a temperatura de condensação será de 5 °C. Essa redução
na diferença de temperatura é benéfica porque influencia diretamente a capacidade
de transferência de calor do condensador. Quanto menor a diferença de temperatura,
maior será a eficiência na dissipação do calor, o que resulta em um melhor
desempenho do sistema de refrigeração como um todo.
TORRE DE RESFRIAMENTO
54. Por que a torre de resfriamento não tem boa eficiência nos dias chuvosos?
Explique os fenômenos físicos que ocorrem neste equipamento.
O resfriamento ocorre principalmente por transferência de massa (evaporação: água
↷ vapor), visto que tem-se um grande efeito evaporativo em função do diferencial de
pressão de vaporização. Além disso, ocorre a transferência de calor (calor latente
(evaporação) e calor sensível (diferença entre a temperatura da água e do ar)). A
operação de uma torre de resfriamento pode ser favorecida se for instalada em um
ambiente mais seco (maior diferença entre a temperatura do bulbo úmido e do bulbo
seco, então será mais fácil para a água evaporar), logo a transferência de massa é
favorecida. Além disso, a operação da torre de resfriamento é favorecida no inverno,
pois a temperatura e a umidade do ambiente são baixas, mas deve-se evitar operar à
noite visto que o ar fica saturado. Também deve-se evitar operar em dias chuvosos, já
que o ar está mais úmido, então tem-se menor capacidade de umidificar o ar,
diminuindo a eficiência da torre.
55. Como intensificar a eficiência da torre de resfriamento?
Para intensificar o resfriamento da água as estratégias dependem das
condições climáticas do local. Portanto:
- No inverno, quando a temperatura do ar cai e, caso a carga térmica
seja mantida constante, a temperatura de saída da água também cai.
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Para manter a temperatura da água de saída constante, pode-se
diminuir a vazão de água que recircula no sistema de refrigeração.
- No verão ocorre o inverso: a temperatura de saída da água aumenta,
comprometendo a operação do condensador. Então, pode-se aumentar
a vazão de água no sistema, visando compensar esse aumento de
temperatura.
- Em dias secos, a umidade do ar é menor e a temperatura de bulbo
úmido é alta, assim, ocorre maior transferência de massa da água para
o ar. Dessa forma, será necessária uma maior reposição.
TUBULAÇÕES
56. Qual a relação dos diâmetros das tubulações de um sistema de refrigeração com
a carga térmica?
O diâmetro de escoamento pode ser obtido pela formula:
3600.A.V(vetorial)=Q//(Delta.Ho).v. Assim, quanto menor o diâmetro, maior é a perda de
carga.
-
57. Por que a tubulação de sucção tem maior diâmetro que das outras.
Na linha de sucção, tem que ter pouca perda de carga e arraste de óleo, assim, o
diâmetro tem que ser maior.
58. Por que é vital o isolamento da linha de sucção ?
Evita perda por TC nas tubulações e garante a eficiência dos sistemas de
refrigeração.
Evita o superaquecimento inútil na linha de sucção, o que aumentaria a temperatura
de descarga, o volume específico do refrigerante, o compressor realizaria um trabalho
maior para bombear mais refrigerante, etc. Também evitaria uma possível
condensação de água na linha.
59. Por que a grande distância (comprimento da linha de sucção) entre o evaporador
e o compressor pode comprometer a capacidade frigorífica ?
Uma maior distância da linha pode levar a uma maior perda de carga, diminuindo a
temperatura de sucção, requerendo maior carga de refrigerante e reduzindo a
capacidade do sistema.
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60.Porque a grande distância entre o evaporador e o compressor (comprimento da
linha de sucção) pode comprometer a capacidade frigorífica?
A grande distância entre o evaporador e o compressor, ou o comprimento da linha de
sucção, pode comprometer a capacidade frigorífica de um sistema de refrigeração
por vários motivos:
● Perdas de carga: O comprimento da linha de sucção contribui para as perdas
de carga do sistema. À medida que o refrigerante viaja ao longo da linha de
sucção, ocorrem atritos e resistência ao fluxo, o que resulta em uma perda de
pressão. Essas perdas de carga podem afetar a capacidade frigorífica,
reduzindo a pressão de sucção do compressor e, consequentemente,
diminuindo o desempenho do sistema.
● Queda de pressão: Além das perdas de carga, uma grande distância entre o
evaporador e o compressor pode levar a uma queda significativa na pressão
de sucção. À medida que o refrigerante percorre uma linha de sucção longa, a
pressão pode diminuir devido à expansão e dissipação do calor ao longo do
caminho. Isso pode levar a uma redução da capacidade de refrigeração do
sistema, pois o compressor precisa trabalhar com uma pressão de sucção
menor.
● Perdas de calor: Uma linha de sucção longa também pode resultar em perdas
de calor indesejadas. O calor pode ser transferido para a linha de sucção a
partir do ambiente ao redor ou de fontes de calor próximas. Essas perdas de
calor adicionais aumentam a carga térmica do sistema e reduzem a
capacidade frigorífica disponível para resfriamento.
● Efeito da tubulação: O comprimento da linha de sucção também pode afetar o
desempenho do sistema devido ao efeito da tubulação. Em linhas de sucção
longas, o refrigerante pode sofrer mudanças de fase indesejadas, como a
condensação parcial. Isso pode levar a problemas de retorno de líquido ao
compressor, impactando negativamente o desempenho e a capacidade de
refrigeração do sistema.
Para minimizar esses efeitos negativos, é recomendável dimensionar adequadamente
a linha de sucção, considerando as perdas de carga, o tamanho do tubo, o
isolamento térmico adequado e a localização do compressor em relação ao
evaporador. Além disso, é importante seguir as recomendações do fabricante do
sistema de refrigeração e consultar um profissional de engenharia de refrigeração
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para projetar einstalar corretamente a linha de sucção, levando em conta as
especificidades do seu sistema.
CONTROLES
61.Como funciona a válvula de expansão termostática com equalização externa?
A válvula de expansão termostática com equalização externa é um dispositivo
utilizado em sistemas de refrigeração para regular o fluxo de refrigerante líquido para
o evaporador. Ela funciona através de um bulbo sensor que detecta a temperatura do
refrigerante no evaporador e uma equalização externa que controla a abertura da
válvula com base na pressão de evaporação. Isso permite um controle preciso do
superaquecimento no evaporador, proporcionando eficiência e controle adequados
do sistema.
62.O que e como realizar o pump down?
"Pump down" é um procedimento usado na refrigeração e no ar condicionado para
remover o refrigerante líquido do evaporador e direcioná-lo para o condensador
antes de desligar o sistema. O objetivo principal do pump down é minimizar a perda
de refrigerante e facilitar a manutenção ou reparo do sistema.
O processo de realizar o pump down geralmente envolve os seguintes passos:
● Verificação do sistema: Antes de iniciar o pump down, é importante verificar se
o sistema está em condições de ser desligado. Isso pode incluir a verificação
da pressão do sistema, a identificação de vazamentos e a realização de todas
as medidas de segurança adequadas.
● Redução da carga de refrigerante: Para iniciar o pump down, a válvula de
serviço de sucção no compressor é fechada, enquanto a válvula de serviço
líquido é aberta. Isso faz com que o compressor aspire o refrigerante do
evaporador e o direcione para o condensador.
● Monitoramento da pressão: Durante o pump down, é importante monitorar a
pressão do sistema para garantir que o refrigerante esteja sendo removido
adequadamente do evaporador. À medida que o refrigerante é transferido
para o condensador, a pressão no sistema diminuirá gradualmente.
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● Desligamento do compressor: Uma vez que a pressão do sistema atinge um
nível adequado e a maior parte do refrigerante líquido é removida do
evaporador, o compressor pode ser desligado. Isso é feito para evitar que o
compressor aspire o refrigerante residual durante a manutenção ou o reparo
do sistema.
O pump down é uma prática comum em sistemas de refrigeração para evitar perdas
de refrigerante, reduzir o tempo e o custo de manutenção e minimizar os riscos
associados ao manuseio de refrigerantes.
63.Descreva a sequência dos acionamentos dos respectivos instrumentos do quadro
elétrico para a realização de degelo elétrico.
A sequência dos acionamentos dos instrumentos do quadro elétrico para a
realização de degelo elétrico pode variar de acordo com o projeto específico do
sistema de refrigeração. No entanto, a seguir está uma sequência geral que pode ser
seguida:
● Desligamento do compressor: Antes de iniciar o degelo elétrico, o compressor
do sistema de refrigeração deve ser desligado. Isso pode ser feito por meio de
um disjuntor ou interruptor dedicado no quadro elétrico.
● Ativação do circuito de degelo: Localize o disjuntor ou interruptor dedicado
para o circuito de degelo elétrico no quadro elétrico. Ligue-o para fornecer
energia ao circuito de degelo.
● Ativação das resistências de degelo: As resistências de degelo elétrico estão
localizadas no evaporador ou nas serpentinas do sistema de refrigeração. Elas
são responsáveis por aquecer as serpentinas e derreter o gelo acumulado.
Ative os contatos dos relés ou contatores que controlam as resistências de
degelo.
● Desligamento do ventilador do evaporador: Para permitir que o calor das
resistências de degelo seja distribuído uniformemente, é comum desligar o
ventilador do evaporador durante o processo de degelo elétrico. Isso evita que
o ar frio seja soprado no ambiente e interrompa o processo de degelo.
● Ativação do temporizador de degelo: Muitos sistemas de refrigeração possuem
um temporizador de degelo para controlar a duração do degelo elétrico. Ajuste
o temporizador para a duração desejada do degelo.
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● Monitoramento do degelo: Durante o degelo elétrico, monitore o processo para
garantir que o gelo esteja derretendo adequadamente e que não haja
problemas ou anomalias no sistema.
● Finalização do degelo: Quando o tempo de degelo definido pelo temporizador
for concluído ou quando o sistema detectar que o gelo derreteu
adequadamente, desative as resistências de degelo.
● Reativação do ventilador do evaporador: Após a conclusão do degelo elétrico,
ligue novamente o ventilador do evaporador para retomar o fluxo de ar frio e
reiniciar o ciclo de refrigeração.
● Reativação do compressor: Por fim, ligue o compressor novamente para
reiniciar a operação normal do sistema de refrigeração.
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1. Eficiência volumétrica e capacidade do compressor, falar a relação e as condições
para uma capacidade de compressão nula
A eficiência volumétrica de um compressor é uma medida da capacidade do compressor em
efetivamente comprimir o ar ou o fluido em relação ao seu volume teórico máximo. É
expressa como a razão entre a capacidade real de compressão e a capacidade volumétrica
teórica.
A capacidade do compressor, por sua vez, é a quantidade de ar ou fluido que ele pode
comprimir em um determinado período de tempo. Quando se fala em capacidade de
compressão nula, isso significa que o compressor não está comprimindo o ar ou o fluido.
Sob essa condição, a capacidade do compressor seria zero, ou seja, ele não está
produzindo nenhum fluxo de ar ou fluido comprimido.
Para que a capacidade de compressão seja nula, algumas condições podem ser
consideradas, como:
1. O compressor está desligado: Se o compressor estiver completamente desligado,
não haverá compressão ocorrendo e, portanto, a capacidade de compressão será
nula.
2. Vazamento total: Se houver um vazamento completo no sistema de compressão,
todo o ar ou fluido que entra no compressor será perdido e não haverá compressão
ocorrendo. Nesse caso, a capacidade de compressão será nula.
3. Pressão de sucção igual à pressão de descarga: Se a pressão de sucção e a
pressão de descarga do compressor forem iguais, não haverá diferença de pressão
para o compressor trabalhar e realizar a compressão. Portanto, a capacidade de
compressão será nula.
2. Explicar o sistema economizer e como que a gente aplica ele para compressores
alternativos
O sistema economizador é uma técnica que aproveita a energia térmica residual do sistema
de refrigeração para reduzir o consumo de energia do compressor alternativo. Ele é
aplicado por meio da instalação de uma válvula de economizador e de uma troca de calor
adicional.
3. Como controlar carga térmica de compressores com cargas parciais?
Válvulas de expansão: Utilize válvulas de expansão termostáticas para controlar o fluxo de
refrigerante para o evaporador. Isso permite que você ajuste a quantidade de carga térmica
nos compressores, de acordo com a demanda.
4. Se a temperatura de evaporação aumenta e o problema tá na condensador, quais
são as causas?
Fluxo de ar insuficiente, acúmulo de sujeira ou incrustações, ventiladores com mau
funcionamento e problemas no circuito de refrigeração.
5. Por que o COP não é medido em cargas parciais?
O COP não é medido em cargas parciais porque o desempenho do sistema de refrigeração
pode variar significativamente em diferentes níveis de carga. Em cargas parciais, onde a
demanda de resfriamento ou aquecimento é menor, os componentes do sistema, como o
compressor, podem operar em condições diferentes em comparação com a carga total.
6. Explicar porque diferentes condições de operação temos diferentes capacidades
frigoríficas
Diferentes condições de operação em sistemas de refrigeração e ar condicionado podem
resultar em diferentes capacidades frigoríficas devido a diversos fatores. Aqui estão algunsdos principais motivos pelos quais diferentes condições de operação afetam a capacidade
frigorífica:
→ Temperatura ambiente: A temperatura ambiente é um fator crucial que afeta a
capacidade frigorífica. Quanto maior a temperatura ambiente, mais calor será transferido
para o espaço refrigerado, exigindo assim uma capacidade de refrigeração maior para
manter a temperatura desejada. Em temperaturas mais baixas, a capacidade frigorífica
necessária é reduzida.
→ Diferença de temperatura: A diferença de temperatura entre a temperatura do espaço
refrigerado e a temperatura de evaporação do refrigerante afeta diretamente a capacidade
frigorífica. Quanto maior a diferença de temperatura, maior a capacidade frigorífica
necessária.
→ Carga térmica do espaço: A carga térmica do espaço refere-se à quantidade de calor que
precisa ser removida do ambiente refrigerado. A carga térmica é influenciada por fatores
como tamanho do espaço, isolamento térmico, equipamentos e iluminação. Quanto maior a
carga térmica, maior será a capacidade frigorífica necessária para atender a essa demanda
de calor.
7. Porque seleciona-se o condensador, evaporador e o compressor pela carga térmica
O condensador, o evaporador e o compressor são selecionados com base na carga térmica
para garantir um funcionamento eficiente e adequado do sistema de refrigeração.
1. O condensador é selecionado para dissipar o calor do refrigerante que está sendo
comprimido no compressor. A capacidade do condensador deve ser adequada para
remover a carga térmica do sistema e permitir que o refrigerante condense
eficientemente.
2. O evaporador é selecionado para absorver o calor do ambiente a ser resfriado. A
capacidade do evaporador deve ser suficiente para lidar com a carga térmica do
ambiente e permitir que o refrigerante evapore adequadamente.
3. O compressor é selecionado com base na carga térmica total do sistema. Ele deve
ter capacidade suficiente para comprimir o refrigerante e garantir um fluxo de
refrigerante adequado pelo sistema.
8. Explicar (escrito e numericamente) formas de aumentar a eficiência de troca
térmica em condensador aletados que já estão instalados e funcionando
Para aumentar a eficiência de troca térmica em condensadores aletados que já estão
instalados e funcionando, existem algumas medidas que podem ser adotadas.
1. Limpeza regular
2. Verificar o fluxo de ar
3. Verificar a temperatura ambiente
4. Utilizar aditivos químicos
5. Aumentar a área de superfície
Numericamente, a eficiência de troca térmica pode ser avaliada através do coeficiente
global de transferência de calor (U). Esse coeficiente representa a taxa de transferência de
calor entre o fluido refrigerante e o ar ambiente. Ao implementar as medidas acima, é
possível melhorar o valor do coeficiente U, indicando uma maior eficiência de troca térmica
no condensador aletado.
9. Falar o valor de delta T ideal para duas situações: uma na câmara que o produto
não poderia ganhar muita umidade e uma na antecâmara
Geralmente, um ΔT ideal para câmaras de resfriamento varia de 5°C a 10°C. Essa faixa de
ΔT ajuda a evitar a formação excessiva de condensação e a minimizar o risco de umidade
indesejada no produto.
Geralmente, um ΔT ideal para a antecâmara pode variar de 10°C a 15°C. Esse valor um
pouco maior ajuda a reduzir a umidade e a temperatura do ar que entra na câmara principal.
10. Como tornar Torres de resfriamento mais eficientes
Fazer a limpeza regular, controle da qualidade da água,controle da velocidade do ar,
isolamento térmico adequado e monitoramento com análise de desempenho.
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04/08/2023
1
APLICAÇÕES DO FRIO, PROPRIEDADES DA ÁGUA E ETC...
RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO / ESTOCAGEM :
• Envolvem diversos processos tecnológicos!
• MATURAÇÃO DE QUEIJOS: TEMPERATURAS CONTROLADAS
• CERVEJARIA : ( FERMENTAÇÃO LEVEDURAS : REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• VINAGRE: (BACTÉRIAS ACÉTICAS: REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• PASTEURIZAÇÃO DE LEITE
• SORVETES
• VEGETAIS CONGELADOS
• PRATOS PRONTOS – SOUS VIDE
• REFRIGERANTES – CARBONATAÇÃO
• PACKING HOUSE – RESFRIAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
1
RESFRIAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
PERDAS POR FALTA DE PRÉ TRATAMENTO = 30 A 40 %
2
• ETAPAS PRECEDENTES A ESTOCAGEM :
– COLHEITA
– MANIPULAÇÃO
– EXPOSIÇÃO A TEMPERATURAS ELEVADAS
– EXPOSIÇÃO AO SOL
• RESFRIAMENTO RÁPIDO :
– REDUÇÃO DA TEMPERATURA
– REDUZ A VELOCIDADE DO PROCESSO DE MATURAÇÃO
– REDUÇÃO DA AÇÃO DE AGENTES DETERIORANTES
– REDUÇÃO DE PERDA DE PESO DO PRODUTO
IMPORTÂNCIA PARA 
FRUTAS E HORTALIÇAS
3
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
PROCESSO DE RESPIRAÇÃO :
• LIBERAÇÃO DE CALOR == ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA
• PRODUÇÃO DE CO2 E H20  R=f(T)
4
• EXEMPLOS : MAÇÃS :
• AMADURECIMENTO : 21 °C / 1 DIA 
• ou 1 °C / 10 DIAS
• MILHO :
• PERDA DE 60 % DO TEOR DE SACAROSE : 1 DIA / 30 °C;
• PERDA DE 6 % DO TEOR DE SACAROSE : 1 DIA / 0 °C.
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2
Resfriamento de Frutas e hortaliças – Embrapa, Unicamp, 2002
6
Produto T 0°C T 10°C T 20°C
Alcachofra 0,165 0,605 1,485
Abobrinha 0,48 1,049 2,491
Agriaão 0,16 0,972 3,226
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
T 0°C T 10°C T 20°C
Alcachofra
Abobrinha
Agriaão
7
Produto T 0°C T 10°C T 20°C
Alcachofra -0,78252 -0,21824 0,171726
Abobrinha -0,318760,0207750,396374
Agriaão -0,79588 -0,01233 0,508664
y = 0,4771x - 1,2306
R² = 0,989
y = 0,3576x - 0,6823
R² = 0,9992
y = 0,6523x - 1,4044
R² = 0,9867
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 1 2 3 4
Alcachofra
Abobrinha
Agriaão
Linear (Alcachofra)
Linear (Abobrinha)
Linear (Agriaão)
Resfriamento de Frutas e hortaliças – Embrapa, Unicamp, 2002
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3
SIGNIFICADO
Q = 0,5 kJ/kg h (calor liberado)
Q = 500.000 J/ton h
Num packing house com 1.000 ton, serão 500.000.000 J/h ou 
120.000.000 cal/h
Um cálculo simples, aproximado: Q=mCp ΔT
120.000.000 cal/h = [1.000.000.000g]*[1 cal/g°C]*ΔT
ΔT = 0,12 °C/h
9
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
OBJETIVO : 
• Resfriamento logo após a colheita  retirada do “calor do 
campo”
• Aumentar a vida de prateleira do produto
CÂMARA DE ESTOCAGEM DE PRODUTOS RESFRIADOS :
• Não dimensionada para alta carga térmica;
• Equipamento de menor capacidade
Equipamentos Frigoríficos Dedicados : PRÉ-RESFRIAMENTO RÁPIDO
REDUÇÃO :
• Atividade metabólica : respiração e transpiração;
• Desenvolvimento microbiológico;
• Atividades enzimáticas
10
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
Dias de comercialização de alfaces em função do tempo de espera para
resfriá-las a 20C (0h, 6h, 8h, 12h e 24h). Colheita: 100%; Limite para a venda:
0% (FOURNIER &VANDIEVOET, 1983).
11
Perda de Qualidade de Alfaces
Resfriadas a 2 C
0h6h8h12h24h
0%
100%
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Dias de comercialização
Q
ua
lid
ad
e 
pa
ra
 v
en
da
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
PARÂMETROS DE VELOCIDADE 
DE RESFRIAMENTO : TAXA DE 
RESFRIAMENTO :
• TEMPO ( ½) DE MEIO 
RESFRIAMENTO;
• TEMPO DE 7/8 DE 
RESFRIAMENTO
TEMPO DE MEIO 
RESFRIAMENTO :
• DEF.: TEMPO NECESSÁRIO 
PARA REDUZIR À METADE A 
DIFERENÇA DE TEMPERATURA 
ENTRE O PRODUTO E O MEIO
12
04/08/2023
4
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
MÉTODO DE RESFR. CONDIÇÕES MEIO-TEMPO
CÂMARA DE ESTOCAGEM SOLTAS, EM CAIXA 12,0
EMBALADAS, EM CAIXA 22,0
BIN DE 500 kg, GRANEL 18,0
CAIXAS PALETIZADAS 43,0
TÚNEL, AR 3-6 M/S SOLTAS, EM CAIXA 4,0
EMBALADAS, EM CAIXA 14,0
ÁGUA FRUTAS SOLTAS 0,4
INDIVIDUAL AR 0,7 M/S 1,3
AR 7,0 M/S 0,5
13
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
MÉTODOS DE RESFRIAMENTO DE PRODUTOS HORTÍCULAS
• COM AR FORÇADO COM RESFRIAMENTO EVAPORATIVO 
• COM AR FORÇADO 
• COM CÂMARAS
• COM ÁGUA GELADA 
• COM GELO EMPACOTADO
• À VACUO
• À VACUO COM ASPERSÃO DE ÁGUA
14
RESFRIAMENTO DE FRUTAS
Requerimento de frio é característico
• Fisiologia
• Maturidade na colheita
• Temperatura ambiente
• Tempo de colheita
• Vegetais não resfriados
• Falta de interesse econômico• Susceptibilidade à injúria pelo frio
UNIDADES DE RESFRIAMENTO
O custo padrão pode variar bastante
Porém, a Vida de Prateleira depende das atividades pós 
processamento
• Alface colhida a 20oC e resfriada imediatamente a 2oC - VP 8 dias.
• Espera de 6 horas – VP 6 dias
• Espera de 12 horas – VP 4 dias
• Espera de 18 horas – VP 2 dias
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AR FORÇADO
Vantagens
• Pode ser rápido
• ¼ a 1/10 em relação ao ar estático
• 2 – 3 x mais lento do que H2O ou vácuo
• Movimentação do ar na direção correta
• Facilmente adaptável
• Instalações podem ser reduzidas
AR FORÇADO
Desvantagens
• Manuseio
• Dificuldade de embalagens secundárias
• Ruim para folhosas
• Pode ser desigual
• Pode ser lento
AR FORÇADO - APLICAÇÕES
Frutos de caroço em geral, Citros, Maçã, cereja, uva, alface, 
espinafre, tomate, pimentão, berinjela, legumes de raízes 
(cenoura, mandioquinha, beterraba, batata-doce, rabanete), 
bulbos (cebola, alho)
AR FORÇADO - NECESSIDADES
Ventilador deve movimentar
• 0,5 a 3,0 L/(s.Kg)
Componentes do sistema:
• Câmara fria
• Unidade condensadora
• Evaporador
• Ventilador
• Acessórios do sistema de frio
O tempo de resfriamento é proporcional ao quadrado do 
diâmetro do fruto
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6
SISTEMA COM CONTROLE DE 
UMIDADE
Resfr. Frutas e Hortaliças, 2002
AR FORÇADO
Baseado na correlação de Nusselt, Reynods e Prandtl
Na prática, é preciso saber o regime de escoamento, 
curvas características do sistema (Pressão versus 
Vazão) e curvas de operação
Existe perda de pressão pela passagem do ar tanto na 
embalagem como produto
A umidade relativa do ar deve ser ajustada para não 
ocorrer ressecamento do produto
SISTEMA ENVELOPE PARA 
PREVENIR RESSECAMENTO
Resfr. Frutas e Hortaliças, 2002
PERDA DE PESO EM ESTOCAGEM FRIGORIFICADA
PSICROMETRIA :
• PROPRIEDADES DE MISTURA ( AR + VAPOR DE ÁGUA )
24
5 t(C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50
W(kg/kg)
0.01
0.02
0.03100 rh(%) 75 50
h(kJ/kg) 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.8 v(m^3/kg) 0.85 0.9
D:\DOWNLOAD\PSYDEMO\Default.psy
Pressure 101.3 kPa 
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7
EFEITO “AQUECIMENTO” EFEITO “CONDENSAÇÃO”
ÁGUA
Pré resfriamento
• Q = hAΔT
• Limitado ao tamanho, forma e propriedades térmicas
• A diminuição da resistência de calor na superfície diminui muito 
com aumento do fluxo de água
• Em condições ideais h = 680W/(m2K)
ÁGUA GELADA
Fatores determinantes para um “h” apropriado:
• Temperatura da água (0-0,5oC)
• Uniformidade do produto
• Propriedades térmicas
Parâmetros do processo
• Em sistemas de chuveiro recomenda-se 600-1000 litros/min/m2
• O tempo de resfriamento será entre 10 min a 1 h, dependendo da geometria
• A queda da água sobre o produto não deve ser superior a 20 cm
• Sistemas por imersão são mais úteis para produtos mais densos
• Sugere-se água a 0,1 m/s
Produtos
• Milho doce, cebolinha, salsão, rabanete, couve-flor, brócolis
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8
HYDROCOOLER
Kader, 1992. in Tecnol. Resfr. Frutas e Hortaliças, 1997
GELO LÍQUIDO
Teoricamente
• Cada kg de gelo pode resfriar 8kg de produto em até 10°C
• Cada kg de gelo pode resfriar 4kg de produto em até 20°C
Prática
• Para resfriar de 35°C para 2°C utiliza-se em torno de 41,25% 
de gelo 
• Estudos práticos indicam 1kg de gelo por kg de produto
RESFRIAMENTO COM 
GELO
Tecnol. Resfr. Frutas e Hortaliças, 1997
RESFRIAMENTO COM 
GELO
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9
RESFRIAMENTO SOB 
VÁCUO
Resfriamento baseado no calor de evaporação da água sobre 
o produto num ambiente sob vácuo
Processos em batelada
Introduzida na Califórnia em 1948 para alface Iceberg
Vantagem para vegetais folhosos
RESFRIAMENTO SOB VÁCUO
O calor necessário para evaporar 1% da quantidade de água 
do produto à T ambiente é suficiente para reduzir a 
temperatura de 99% do produto em 5oC
Na prática, evapora-se de 3 a 5% da água.
VÁCUO
Dimensão da câmera
• 5,5m Comprimento x 2,5m Largura x 2,75m altura = 37,8m3
Resfriamento
• 8 paletes, cada um com 30 caixas, e cada caixa com 22kg de 
alface a 32°C
• Temperatura final 2°C, ou ΔT=30°C
• Cp do alface = 4,06kJ/(kg°C)
• Carga total energética: 
• Q=mCpΔT = 8x30x22x30x4,06 = 645000 kJ
• Calor latente de vaporização da água é ~ 2256 kJ/kg
• 284 kg de água evaporada 
• 55 mL H2O por kg de produto ou 1,18L H2O/caixa de alface (~5%)
TEMPO DE RESFRIAMENTO COM 
VÁCUO
Relação
Área/volume
Hortaliças Tempo vácuo
(min)
T inicial
(oC)
T final
(oC)
Alta Couve-de-Bruxelas
Alface
Espinafre
20
13
10
20
22
19
3
2
5
Média Couve flor
Aipo
Milho verde
20
13
10
24
21
28
7
8
6
Pequena Cenoura
Pepino
tomate
45
20
20
19
26
25
16
23
22
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10
MÉTODOS DE RESFRIAMENTO PARA 
COMMODITIES
Commodity Larga escala Pequena escala
Maçãs R R
Aspargos HC HC
Brocolis HC, FA, LQ FA, LQ
Couve-flor FA, VC FA
Berinjela R, FA FA
Alface VC, FA, HC FA
Batata R R
Milho verde HC, VC, LQ HC, VC, LQ
Melão HC, VC, LQ FA
Tomates R, FA
R=Room cooling; FA=Forced air; VC=Vacuum Cooling; HC=Hidrocooling; LQ=Liquid Icing
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS. COMPARAÇÃO DOS
SISTEMAS DE RESFRIAMENTO
TAXA DE RESFRIAMENTO :
38
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
39
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
COMPARAÇÃO DOS SISTEMAS DE RESFRIAMENTO
Custos comparativos de diferentes resfriadores (KADER, 1992).
40
Custo de Resfriadores
1988
Gelo - Líquido Vácuo Ar forçado Água
0
1
2
3
4
5
6
7
8
C
us
to
/C
ap
ac
id
ad
e 
 (
U
S
$/
kg
 d
ia
)
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11
APLICAÇÕES DO FRIO
RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO / ESTOCAGEM :
• MATURAÇÃO DE QUEIJOS
• CERVEJARIA : ( FERMENTAÇÃO LEVEDURAS : REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• VINAGRE: (BACTÉRIAS ACÉTICAS: REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• PASTEURIZAÇÃO DE LEITE
• SORVETES
• VEGETAIS CONGELADOS
• PRATOS PRONTOS – SOUS VIDE
• REFRIGERANTES – CARBONATAÇÃO
• PACKING HOUSE – RESFRIAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
41
VINAGRE
42
Fermentação Alcoólica: 
C 6 H12 O6 2 CO2 + C2 H5 OH
Fermentação Acética:
2 C2 H5 OH + 2 O2 2 CH3CO2H + 2H2O
Problema de excesso de arejamento:
2 C2 H5 OH + 6 O2 4 CO2 + 6H2O
Reações que ocorrem na 
fabricação de vinagre:
Liberação de calor nas reações 
de produção de vinho e vinagre
• Vinho
1 mol de açúcar para produzir 1 mol de 
álcool libera 22 Kcal
• Vinagre
1 mol de álcool para produzir 1 mol de ácido 
acético libera 115 Kcal
1,0 g de etanol convertido em ácido acético eleva 
a temperatura de 100 ml de água em 25ºC
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12
Liberação de calor nas reações 
de produção de vinagre
1 mol de álcool para produzir 1 mol de ácido acético libera 115 Kcal
1 mol etanol 46 g
1 g de etanol 1/46 mol, liberando 115/46 = 2,5 kcal
Q = mCpΔT
2500 cal = [100 g]*[1 cal/g°C]*[25 °C]
1,0 g de etanol convertido em ácido acético eleva 
a temperatura de 100 ml de água em 25ºC
Liberação de calor nas reações 
de produção de vinagre
• Uma vinagreira de 1000 litros, em processo lento, produz 100 litros 
de vinagre por semana
• Numa densidade de 1,010 g/ml, teremos 101 kg de vinagre/semana
• A 4% de ácido acético [1 mol de ácido acético é 60g], teremos 
101000*[4/100]/60 = 67,33 mol de ácido acético/semana
• 67,33 mol etanol são consumidos por semana
• 1 mol etanol libera 115 kcal na conversão em ácido acético
• 67,33 mol liberam 7743 kcal/semana, ou 46 kcal/h
• 46000 kcal = 1000*1*ΔT
• ΔT = 46 °C
• É necessário um sistema de arrefecimento/dissipação que garanta a retirada de 46 
kcal/h para manter a temperatura no reator constante
PRODUTOS CÁRNEOS
47
RESFRIAMENTO RÁPIDO FORNECE PRODUTOS 
CÁRNEOS “READY TO EAT” (RTE) MAIS SEGUROS
 Carnes e produtos cárneos não curados
Cooling time Good Practice Maximum
to 50°C 1h 2,5h
from 50 to 12 °C 6h 6,0h
from 12 to 5 °C 1h 1,5h
total time to 5°C 8h 10h
 Carnes e produtos cárneos curados
to 50°C 1,25h 3,25h
from 50 to 12 °C 7,50h 7,50h
from 12 to 5 °C 1,25h 1,75h
total time to 5°C 10,00h 12,50h
Requirementos para estabilizar produtos de carne e aves tratados termicamente
Objetivo: evitar o crescimento de bactérias 
esporuladas (Clostridios)
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13
RESFRIAMENTO RÁPIDO OFERECE OUTROS 
BENEFÍCIOS OPERACIONAIS PARA PRODUTOS
CÁRNEOS
Evita alterações das características dosprodutos
Melhora o rendimento da produção
• Reduz evaporação da umidade devido ao resfriamento lento (encolhimento)
 Melhora o rendimento na cocção
• Reduz variação no rendimento na cocção
• Melhora a fatiabilidade e desempenho na depelagem de embutidos
 Reduz re-trabalho 
Reduz custos operacionais
• Reduz o inventário (retenção de produção) durante o processo 
 Aumenta o rendimento da produção
 Otimiza a utilização a área de processo
• Aumenta a eficiência energética
RESFRIAMENTO ENVOLVE 2 ESTÁGIOS 
DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
1-Calor migra do centro do 
produto para a superfície 
condução
Produto corte transversal
Velocidade de transferência 
de calor depende das 
características do produtos 
2- Calor migra da superfície 
para o meio de resfriamento 
convecção
Produto corte transversal
Velocidade de 
transferência depende das 
características do meio
AS PROPRIEDADES DE “TRANSFERÊNCIA DE 
CALOR” DOS PRODUTOS CONGELADOS SÃO 
CARACTERIZADAS POR 4 VARIÁVEIS FÍSICAS
Calor específico (Cp) = relacionado à estrutura molecular do produto
 caracteriza a facilidade de se modificar a temperatura do produto
Condutividade térmica (k) = velocidade de transferência de calor
 Afetada pelo teor de umidade do produto: água conduz calor melhor do que 
gordura
Calor latente = energia necessária para mudança de fase p.ex. para 
congelar o produto
Forma geométrica do produto
 Quanto mais espesso, mais longo o tempo de resfriamento
Fase de
Congelamento
Calor latente é uma variável crítica quando 
peças grandes são resfriadas rapidamente
• Uso de meio muito frio 
congelamento superficial
• Durante o congelamento a temperatura 
não diminui = mudança de fase de água 
para gelo
 Requer grande quantidade de 
energia
 Uso de uma etapa de “equilíbrio” 
durante o resfriamentoApós o congelamento
Acima do ponto 
congelamento
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14
Exemplo: congelamento de Carne moída de peru em tubos
Tubos 10lbs, diâmetro 4,3”, -10 F (-23C) Glicol
Tempo (horas)
Periodo de
Calor latente
Glicol
Centro Produto
10C
27C
-1.1C
16C
21C
4C
-6.6C
-12C
-18C
-23C
-28C
% Sólidos % Água Cp k Calor Latente
Bacon 61 29 0.60 0.28 74
Mortadela 35 65 0.86 0.31 86
Salsicha 40 60 0.86 0.31 86
Presunto 51 49 0.68 0.28 87
Peru reestr. 32 68 0.79 0.29 106
Propriedades Térmicas dos Produtos Cárneos
(kJ/kg . °C) (W/m . °C) (kJ/kg)
O MEIO DE RESFRIAMENTO É CARACTERIZADO 
PELO SEU COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA 
DE CALOR
Método Coefficient
(W/m2 . K)
Ar
- Convecção livre 5 - 25
- Convecção forçada 10 - 200
Líquido
- Convecção livre 20 - 100
- Convecção forçada 50 – 10.000
CÂMARA DE RETENÇÃO PARA 
RESFRIAMENTO: CONVECÇÃO NATURAL
04/08/2023
15
Resfriador a ar de Alta Performance: 
Ar com Convecção Forçada (Air blast)
Trocador de 
Calor
Exaustão
RESFRIADOR DE SALMOURA: 
CONVECÇÃO FORÇADA DE LÍQUIDO
Tanque receptor de 
salmoura
Trocador de 
Calor
Chuveiro 
de 
Salmoura
Tanque de 
armazenamento
Eficiência de resfriamento: Salmoura > Blast > Câmara
Forma nº7 Presunto prensado, 10” x 6” x 3.5”
71
66
60
54
49
43
38
32
27
21
16
10
4
-1
-7
-12
-17
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (
C
)
Tempo (horas)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Temperatura da salmoura -9°C 
Temperatura do ar forçado -12°C
Temperatura da câmara 0°C
Temperatura final no centro do produto 2°C
A ESCOLHA DO EQUIPAMENTO DE RESFRIAMENTO 
DEPENDE DAS CARACTERÍSTICAS DOS PRODUTOS, 
PROCESSOS,....
Pontos fortes
 Menor custo inicial
 Facilidade de manutenção
 Simplicidade de projeto
Pontos fracos
 Ineficiência do ar
 Maior tempo de resfriamento
 Menor uniformidade
 Maior encolhimento
Pontos fortes
 Alta eficiência
 Menos de 1% de encolhimento
 Tempo menor de resfriamento (vs. 
câmara)
 Economia de energia (vs. câmara)
 Compatibilidade com produtos
Pontos fracos
 Maior custo inicial
 Maior tempo de resfriamento (vs. 
salmoura)
 Maior área (vs. salmoura)
 Manutenção (vs. câmara)
Resfriamento com ar
Resfriamento com ar forçado
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16
E DA CAPACIDADE OPERACIONAL
Pontos fortes
 Alta eficiência
 50 - 70% mais rápido
 0% encolhimento
 Menos área de planta
 30 - 65% menos energia
 Reduz a retenção de produto
no processo
Pontos fracos
 Maior custo inicial
 Manutenção / limpeza
 Custo da solução
 Descarte da salmoura
 Compatibilidade com produto
Salmoura
 Baixo custo
 Adequa-se a diferentes
produtos
 Vida útil do equipamento é 
limitada
 Corrosiva
Glicol
 Alto custo
 Embalagem impermeável
 Vida indefinida
 > 25% glicol = bactericida
 -20°F (-28ºC) mínimo
 Não-corrosiva
 Absorve umidade
Resfriamento líquido Salmoura ou glicol?
UTILIZAR UM PROCESSO DE RESFRIAMENTO 
RECONHECIDO PARA PRODUTOS CÁRNEOS TORNA 
A VIDA MAIS FÁCIL…
Atende os padrões de estabilidade do processo 
preconizados
 Tempo/temperatura - registros
Processo de resfriamento sob medida (customizado)
 Usar a literatura /métodos clássicos reconhecidos
Ou
 Conduzir um estudo com testes de desafio utilizando como modelo o 
C. perfringens
COMO ANALISAR OS REGISTROS DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Time (hours)
Steam Cook
Core
Brine Chill, 25 F.
Roast Beef Cook/Chill
Top Round, 5” x 12” x 15” 16lb/pc
Este resfriamento seria adequado?
Até 50°C em 1,0-2,5h
De 50 a 12°C em 6,0h
De 12 a 5°C em 1,0-1,5h
Total até 5°C em 8-10h54C
-4C
Tempo (horas)
27C
49C
13C
4C
COMO ANALISAR OS REGISTROS DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO
200
190
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170
160
150
140
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110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
Time (hours)
Turkey Breast Cook/Chill
5” x 8.5” x 9” 9lb/pc
Steam Cook
Core
Brine Chill (4.5 hr @ 28 F.) Equilibration
(25 F. Holding cooler)
74C
-2C
Este resfriamento seria adequado?
Até 50°C em 1,0-2,5h
De 50 a 12°C em 6,0h
De 12 a 5°C em 1,0-1,5h
Total até 5°C em 8-10h
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17
COMO ANALISAR OS REGISTROS DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO
200
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170
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120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Time (hours)
Air and Brine Chilling of Turkey Breast
5.5” x 7.5” x 9.5”, 9 lb/pc, brine = 25 F, air = 12 F.
Core Temperature
Air Chill = 12 F. (6.25 hr)
Core Temperature
Brine Chill = 25 F. (5.25 hr)
Te
m
p
er
at
u
re
 (
F
)
-4C
-11C
Este resfriamento seria adequado?
Até 50°C em 1,0-2,5h
De 50 a 12°C em 6,0h
De 12 a 5°C em 1,0-1,5h
Total até 5°C em 8-10h
SOUS VIDE
66
ALIMENTOS SOUS VIDE
Sous vide é um método de cozimento 
profissional que emprega uma embalagem 
barreira ao O2 e controles precisos de 
temperatura, tanto para o aquecimento como 
para a refrigeração, para reduzir oxidação e 
extender a vida-de-prateleira. 
Resultado:
• produto com textura superior, melhor flavor e qualidades 
organolépticas em geral. 
Maior mercado é o institucional, com ênfase ao 
food service e catering
SOUS VIDE – EXPOSIÇÃO À 
TEMPERATURA
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
Zona de pasteurização 65-70°C
Início da pasteurização 60-64°C
Zona de tolerância 55-60 °C
Zona perigosa 50-55 °C
Zona muito perigosa 20-50°C
Zona perigosa 10-20°C
Zona de tolerância 3-10°C
Zona segura 0-3°C
T(°C)
04/08/2023
18
SOUS VIDE
October 9-11, 2007
Artigo recente:
file:///C:/Users/schmidt/Downloads/sustainability-12-07606-v2.pdf
Defende o Sous vide para o mercado institucionalfood service,
em detrimento ao processamento caseiro
TÉCNICA DO SOUS VIDE
Alimentos (crus, ou pré-cozidos, com molhos ou não) são cozidos 
sob temperatura controlada, 
O cozimento não precisa ser necessariamente completo,
As temperaturas são sempre mais baixas do que os processos 
tradicionais (nunca na zona de perigo),
O tempo de cozimento é maior, o que garante maciez, melhor 
textura e desenvolvimento de sabor,
Se o alimento não for consumido imediatamente o resfriamento 
rápido é um ponto crítico de controle. 
ÁGUA E ALIMENTOS
Água:
• principal componente dos alimentos (97-98% em 
vegetais)
• sua interação com os outros constituintes tem papel 
importante na estabilidade dos alimentos refrigerados 
(resfriados ou congelados). 
71
Nos materiais biológicos temos:
• Água livre: solidifica como gelo puro;
• Água de constituição: presente em sistemas 
macromoleculares mas pode ser separada como gelo; 
induz a morte de células;
• Água de adsorsão: ligada à compostos sólidos e não 
congela (em liofilização é removida após as outras duas);
• Água de cristalização: tem ligações extremamente 
fortes, fazem parte do sistema cristalino (hidratos);
72
04/08/2023
19
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
ÁGUA : Principal componente dos alimentos ( 97 a 98 % de vegetais )
• Propriedades Água Gelo
• Cp [ kcal / kg . °C ] 1,0 0,5
• Densidade [ kg / dm3 ] 1,0 0,917
• Volume especifico [ dm3 / kg ] 1,0 1,09
• As propriedades da água e do gelo vão influenciar o efeito do 
processo de congelamento sobre o produto
73
CONTEÚDO DE ÁGUA E PONTO DE CONGELAMENTO
Alimento Conteúdo de 
água (%)
Ponto de 
congelamento (°C)
Hortaliças 78-92 -0,8 a -2,8
Frutas 87-95 -0,9 a -2,7
Carne 55-70 -1,7 a -2,2
Pescado 65-81 -0,6 a -2,0
Leite 87 -0,5
ovos 74 -0,5
A % de água congelada varia com a composição 
do alimento e com a Temperatura. 
75
Umidade % Água congelada Água não
Produto (%) -5ºC -10ºC -15ºC -20ºC -30ºC congelável (%)
Bife s/ gordura 74 74 82 85 87 88 12
Pão branco 40 15 45 53 54 54 46
Espinafre 90 88 93 95 96 97 2
Carne de pescado 80 - - - 91 - 10
Albumina de ovo 74 - - - 93 - 10
Carne de cordeiro 75 - - - 88 - 10
04/08/2023
20
CURVA DE 
CONGELAMENTO
-25,0
-20,0
-15,0
-10,0
-5,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
T Maçã T pêra TC placa
CONGELAMENTO DE FATIAS DE 
PERA E MAÇA EM EQUIPAMENTO 
DE PLACAS
ALGUNS 
FUNDAMENTOS
Super resfriamento (AS)
• Abaixamento da temperatura da água aquém do ponto de 
congelamento, sem congelar
• Não altera propriedades do alimento
Cristalização da água (SB)
• Formação de uma fase sólida organizada
• Consiste da nucleação de um cristal e seu crescimento
ALGUNS FUNDAMENTOS
Fase (BC)
• O calor é removido na mesma taxa que a anterior, mas como é o calor 
latente que está sendo removido enquanto o gelo é formado, a 
temperatura permanece quase constante. 
• É onde é formada a maior quantidade de gelo
Supersaturação de outros solutos (CD) 
• Supersaturação e cristalização de outros solutos. Temperatura 
alcança a temperatura eutética do soluto
Fase DE
• cristalização da água e outros solutos
Fase EF
• Temperatura cai até próxima da temperatura do congelador
04/08/2023
21
CONGELAMENTO E 
FORMAÇÃO DE CRISTAIS
Congelamento lento
• Formação de poucos núcleos de cristalização com 
grande crescimento individual.
Congelamento rápido 
• Formação de vários núcleos de cristalização e 
crescimento limitado de cada um deles. 
Alterações nas temperaturas de 
congelamento durante o armazenamento 
podem causar recristalização
CONGELAMENTO
Lento: Usa T ~ -18C
• Tende a alterar a textura e as propriedades organolépticas 
do material. 
Rápido: Usa T ~ - 40°C
• Forma cristais de gelo menores, menos danos celulares, 
menor difusão de sais, melhor textura e qualidade 
organoléptica 
TEMPO DE 
CONGELAMENTO
04/08/2023
22
ALTERAÇÕES DE VOLUME
Água pura a 0°C expansão de 9%; outros 
constituintes também podem se expandir em 
menor proporção
Composição
• Relação de água e matéria seca
• Espaços intracelulares podem acomodar crescimento de 
cristais
Água não congelada
• Água ligada ou super resfriada não congela
Temperaturas envolvidas
• Resfriamento preliminar pode causar encolhimento; formação 
do gelo causa expansão; resfriamento de cristais de gelo: 
contração; cristalização de solutos: expansão; 
CONCENTRAÇÃO DOS 
CONSTITUINTES NÃO AQUOSOS
Cristalização da água concentra uma série de solutos não 
aquosos
O efeito causado é similar a um processo convencional de 
desidratação
• A fase não congelada muda drasticamente suas 
características: pH, acidez, força iônica, viscosidade, ponto 
de congelamento e outras propriedades coligativas
CONGELAMENTO DE ALIMENTOSCONGELAMENTO :
• Apenas da água;
• Água livre : Redução Pv  ↓ Aw
• Água ligada / soluto  não disponível  ↓ Aw
• Elevação da concentração da solução resultante  ↓ Tcong.
• Redução do pH :
87
T
0
-25
3 4 7 pH
•RECRISTALIZAÇÃO :
–Flutuação e Amplitude de temperatura de Estocagem congelado
–Crescimento de cristais de gelo
Pequenos cristais de gelo
(obtidos por congelamento 
rápido)
Rearranjo
dos pequenos cristais
Aumento da 
Temperatura
Descongelamento
dos pequenos cristais
Re-nucleação
dos cristais
Diminuição da 
Temperatura
Figura 5: Efeitos do aumento da temperatura de estocagem em congelados.
[Silva, K., 2004] 
FLUTUAÇÕES DE TEMPERATURA X RE-NUCLEAÇÃO
88
CONGELAMENTO
04/08/2023
23
 Físicos:
 Químicas:
o Rachaduras devido ao congelamento (pães/massas);
o Migração da umidade (embalagens de carnes);
o Recristalização (sorvetes);
o Perda de água por gotejamento durante descongelamento
(tecidos animais e vegetais).
o Oxidação lipídica;
o Desnaturação / oxidação protéica;
o Atividade enzimática.
DANOS POSSÍVEIS DA REFRIGERAÇÃO INCORRETA:
89
CONGELAMENTO
 Nutricionais
o Exsudação com perdas componentes nutricionais
Circulação de Ar
Quanto maior circulação de ar, maior perda de água no produto.
Quanto maior circulação de ar, mais rápida a queda de 
temperatura.
Temperatura de Estocagem de Congelados
Em tecidos animais, oxidação da mioglobina ocorre a -10°C.
As carnes são estocadas geralmente entre –5°C <T< -15 °C. 
Umidade
Alta umidade relativa favorece multiplicação de
microrganismos.
Dessecar a superfície pode diminuir o valor comercial devido ao
aspecto.
Umidade relativa pode ser maior quanto mais baixa
temperatura.
90
CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS A BAIXAS TEMPERATURAS
EFEITOS DE BAIXAS TEMPERATURA EM ALIMENTOS
91
1-frango
2-pescado magro
3-carne bovina
4-banana
5-laranja
6-maçã
7-ovos
8-maçã 
atmosfera 
controlada
POSSÍVEIS DEFEITOS 
AO DESCONGELAR
Sistemas coloidais irreversivelmente
desidratados – levam à exsudação de líquido.
Textura mole demais
Mudanças de cor – principalmente
escurecimento por reações enzimáticas
04/08/2023
24
MEDIDAS PARA DIMINUIR 
OS EFEITOS NEGATIVOS
Congelamento rápido
Descongelamento a frio
Adição de solutos como açúcar (produtos
contendo mais sólidos são mais protegidos)
Adição de anti-oxidante
Branqueamento bem feito
Embalagens que protetoras do oxigênio
Embalagens que protegem contra perda de
umidade
Estocagem, transporte e apresentação a -18ºC,
ou menor
BRANQUEAMENTO ANTES 
DE CONGELAR OU NÃO
Se não branquear antes de congelar, deve congelar muito
rápido e congelar em volumes pequenos para que consiga
descongelar razoavelmente rápido também, sem usar
aquecimento.
Objetivos do branqueamento:
• Reduzir a carga microbiana
• Inativar enzimas
• p.e. na vagem (93ºC / 2min) (pectinesterase)
HIDROCOLOIDES
95
Hidrocolóides: componentes que tem afinidade com a água 
(proteínas, géis e polissacarídeos);
Promovem elasticidade e rigidez, são responsáveis pela 
consistência nos alimentos.
Polissacarídeos: 
(amido = amilose + amilopectina):
• Sofrem retrogradação com o resfriamento (estado ordenado das 
moléculas de amilose), provocando opacidade e um precipitado 
insolúvel;
• Amilopectina: é mais resistente à formação de gel e retrogradação;• Alimentos com amido devem ser congelados e descongelados 
rapidamente já que as alterações máximas ocorrem no ponto de 
congelamento;
• Temperaturas menores que -35ºC evitam a retrogradação em pão 
congelado;
• Em temperatura de -18ºC não ocorre retrogradação em molhos e 
recheios (10-12 meses) mas ocorre em temperaturas de -12ºC.
96
04/08/2023
25
Outros hidrocolóides:
• Pectinas (polissacarideos);
• Ágar (gel originário de algas);
• Alginatos
• Carragenatos
• Metilcelulose
• Carboximetilcelulose
97
Géis de origem vegetal
Derivados de celulose
Proteínas:
• Componente de qualquer sistema vivo;
• Alta capacidade de se ligar à água;
• Gelatina e albumina: podem atuar como espessante e 
emulsificante em processamento de sorvetes;
• Têm desnaturação retardada pelo resfriamento;
• Sofrem desnaturação no congelamento, isto depende da 
proteína, da temperatura e tempo de estocagem.
98
Emulsão: sistema heterogêneo, líquido imiscível disperso em 
outro na forma gotas microscópicas:
• Emulsificantes: diminuem a tensão superficial, formam um filme 
sobre a gotícula dispersa evitando sua coalescência;
• Emulsificação: não ocorre espontaneamente assim agitação 
mecânica é necessária (misturadores, homogenizadores, etc).
99
• Quebra da emulsão com temperatura:
• Leite: camada de gordura separada após 
ser congelado;
• Gema de ovo: após o congelamento fica 
pastosa e dificulta mistura com outros 
ingredientes (sal ou açúcar+congelamento 
rápido evita o problema).
10
0
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26
Carne com espessura 50mm
20 minutos depois
40 minutos depois
Taxa de Congelamento (ºC/h)
(TFinal – TInicial)/Tempo de Congelamento
Velocidade de Congelamento (cm/h)
Velocidade da “Frente de Congelamento” no produto.
Depende do local avaliado: 
Vcong.superfície > Vcong.centro térmico
Grafico T x tempo
Centro termico
Meio 
Superfície
Ar a –35C
t (h)
T (°C)
Ar
Superfície
Meio
Centro térmico
10
1
Definição de Tempo de congelamento:
• É o tempo desde o pré-congelamento até atingir a temperatura de 
equilíbrio
10
2
Taxa de congelamento (ºC /h): 
Taxa de congelamento = (Tf –Ti) / tc
onde: Tf = Temperatura final
Ti = Temperatura inicial
tc = tempo de congelamento
Velocidade de congelamento (cm /h):
• é a velocidade de deslocamento do gelo através do produto ( ↑ próximo 
à superfície e ↓ próximo ao centro térmico) indica congelamento rápido 
ou lento. 
Unidade convencional: tonelada de refrigeração (TR)
Quantidade de energia para congelar 1 tonelada de água em 
24 horas
10
3
OBS.: 1 T.R. =
TONELADA DE
REFRIGERAÇÃO
[ ]
[ ]
[ ]hkcalh
kg
kcalhkg
RT
FUSÃO
3300
24
.1000
..1 =



∆
=
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
VELOCIDADE DE CONGELAMENTO :
• Def. : Velocidade de deslocamento da frente de gelo através do 
produto [ cm / h ]
Indicador de congelamento rápido e lento :
10
4
Tempo [h]
1
9
LENTO
Espessura do Produto [mm]
RÁPIDO
ULTRA
V=0,2 cm/h V=0,5 cm/h
V=5 cm/h
5
8
V=3 cm/h
Ar Forçado
Imersão
Criogênico
Fluidização
Placas
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27
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
CONSEQUÊNCIAS DA VELOCIDADE DE CONGELAMENTO:
• ALTERAÇÃO NO PALADAR, ODOR, TEXTURA ;
PROCESSO PONTUAÇÃO ( DE 1 A 9 ) EXSUDADO
SABOR TEXTURA %
PRODUTO FRESCO 9,0 8,8 -
VELOC. CONG. ( cm / h )
-18 °C / AR PARADO 0,2 5,5 6,0 37
TÚNEL FORÇADO
-40 °C / 4 m/s 3,0 6,8 6,0 32
NITROGÊNIO LÍQUIDO 8,0 6,8 7,0 30
* TESTES COM MORANGO ( FONTE : NEVES, 1998 )
10
5
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
EXEMPLO : RANCIFICAÇÃO 
DE CARNE SUÍNA :
10
6
Tempo [meses]
4
6
10
8
3 96 12
- 24 C
- 18 C
- 15 C
- 12 C
Tempo [meses]
1
2
4
3
3 96 12
- 24 C
- 18 C
- 15 C
- 12 C
•SABOR
•PERÓXIDO :
TEMPERATURA DE ESTOCAGEM
Congelamento bem feito não causa grandes variações dos 
nutrientes em alimentos;
Temperaturas tem importante papel na manutenção da qualidade de 
um produto congelado (T<-18ºC):
• ↓ T  ↑ tempo de estocagem
TAQ (tempo de alta qualidade): tempo de estocagem até onde 
alterações sensoriais são perceptíveis;
TPE (tempo prático de estocagem): tempo de estocagem em que o 
produto mantém suas características adequadas ao consumo.
10
7
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
FLUTUAÇÃO DA 
TEMPERATURA DE 
ESTOCAGEM
RECRISTALIZAÇÃO:
• CRESCIMENTO DE 
CRISTAIS
• ACELERAÇÃO DAS 
REAÇÕES
REDUÇÃO DO NÍVEL DE 
QUALIDADE
PERDA DE PESO
AUMENTO DE EXSUDADO
Estocagem de Alimentos Não 
Embalados
10
8
PERDA DE PESO [%]
Tempo [ Dias ]
0,6
0,4
0,2
10 20 4030
-18 + 3 C
-18 + 0 C
-26 + 0 C
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28
CONCEITOS IMPORTANTES 
NA COMPREENSÃO DOS 
EFEITOS DA 
REFRIGERAÇÃO DE 
ALIMENTOS
10
9
Pressão de Vapor 
Pressão que um vapor e o líquido de um componente puro estão em 
equilíbrio.
 Saturação: Vapor de um líquido existente em um gás não 
condensável em equilíbrio.
 Saturação Parcial: Ainda há escape!
Umidade
Termo para Saturação quando o vapor 
é de água e o gás não condensável é o ar.
Calor Específico ⇔ Cp=Q/(m*∆T)
Energia (Q) em kgcal, que a massa (m) de 1 Kg de 
produto recebe para elevar sua temperatura (∆T) em 1°C.
Condutividade Térmica (k)
N ° de calorias transferidos por unidade de área 
perpendicular ao fluxo de calor, para cada grau 
de diferença de temperatura através da amostra 
na direção do fluxo de calor. água
ar
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
0
Sinerese
Expulsão gradativa do soro devido a concentração do gel.
Exudação
Separação da água no produto descongelado.
Retrogradação 
Estado ordenado das moléculas de amilose, 
provocando opacidade do produto e 
formação de precipitado insolúvel
Problema: Amido gelatiniza entre 70-90°C. Refrigerado, o amido retrograda,
com nível máximo de alterações no ponto de congelamento.
Solução: Produtos com amido devem ser rapidamente congelados e
descongelados. Pão congelado a T<-35ºC não ocorre retrogradação.
Recheios e molhos c/amido T<-18ºC em 10-12 meses não ocorre retrogradação.
T<-12ºC em 2 meses não ocorre retrogradação.
Morno Frio
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
1
retrogradação.
Branqueamento
Inativação de enzimas, geralmente pelo uso de água 
quente ou vapor. Normalmente apenas vegetais são 
branqueados antes do congelar. 
Emulsão
Líquido imiscível disperso em outro como microscópicas gotas. 
 Emulsificante: ↑estabilidade por ↓tensão superficial dos
componentes, formando um filme sobre 
cada gotícula dispersa, evitando a coalescência.
Problema: Emulsão água/óleo tende a se quebrar com o congelamento e descong.
Solução: Melhorar a homogenização.
Exemplos: creme de leite, sorvetes, manteiga, margarina, gema de ovo, sopas,
o próprio leite (antigamente comum).
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
2
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29
Espuma
Fase gasosa revestida por filme, semi-sólido e elástico, em meio líquido.
Problema: Instáveis principalmente no congelamento
Solução: Abaixar: - Tensão Superficial;
- Pressão de Vapor;
- Estocá-las a -18°C (impede redução de volume).
Coalescência
Rompimento do glóbulo disperso em um meio. 
Oxidação
Reação do oxigênio
com o meio. 
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
3
Dessecação (Desiccation)
Migração da água da superfície do produto para a atmosfera.
Pode ocorrer mesmo no produto embalado.
Queima pelo Frio (Freeze Burn)
Dessecação Ptos de Luz “Queima”
Injúria
Ruptura celular com danos irreversíveis (pressão osmótica)
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
4
Transição Vítrea (Glass Transition)
“A transição vítrea influencia enormemente a estabilidade resultante de alimentos 
congelados.” 
(Levine & Slade, 1990)
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
Concentração 
Matriz
Viscosidade 
Congelamento
Fluido viscoso 
Estado Vítreo
Pto máxima
Concentração
Reduzida mobilidade molecular;
 Viscosidade muito alta.
Figura 6: Diagrama esquemático temperatura-concentração para solução aquosa de carboidrato.
Legenda:
• Tg – Temperaturade transição vítrea
• Tg’ – Temperatura de transição vítrea da solução 
concentrada ao máximo pelo congelamento 
• TmH2O – Temperatura de derretimento da água pura
• Tm’ – Temperatura necessária para causar colápso
mecânico e derretimento do gelo acima da
transição vítrea. 
• Wg’ – Quantidade de água descongelada 
Gelo e Vidro
Fração mássica de sólidos
Tm
H2O(0º C)
T’m
Tg’
Tg
Tg
H2O(-134º C)
Linha de Transição 
Vítrea (1012Pas)
Fase Vítrea
(supersatudada, amorfa, 
metaestável, não reativa) 
Fase Líquida
(estável, emborrachada, reativa) 
0% Wg Wg’ 100%
Saturação
(Linha eutética)
Máxima formação de gelo
Estado líquido 
supersaturado
Tg depende:
-Composição;
-Taxa de Congelamento. 
11
5
Tg
Fato: Muitos alimentos (carne, peixe, muitas frutas) têm Tg muito
baixo (-30 °C).
Estocá-los abaixo da Tg é inviável!
Alimentos contendo carboidratos podem ter formulação alterada
com aumento de sacarose e maltose o que aumenta a Tg.
Congelamento
União da água com demais compostos é muito mais
precária que no produto fresco.
Exemplo: Proteínas dos alimentos de origem animal se desnaturam.
11
6
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30
Coalescência
Problema: Gelo se forma e rompe a membrana do glóbulo de gordura
Solução: * Homogenização;
* Adição de: - certos óleos;
- agentes espessantes;
- cloreto de sódio (na faixa de 0.5 a 1.6%) ;
- açúcar.
Refrigeração + Meios 2arios
Objetivo: Minimizar efeitos prejudiciais e/ou ampliar tempo de estocagem
Exemplos: * ovos imersos em azeites minerais;
* pescados imersos em soluções salinas;
* glacês e coberturas com embalagens que reduzem evaporação e oxidação;
* embalagens com: - tratamento químico (difenil, p.ex.);
- aditivos bactericidas para armazenar pescados;
- antibióticos.
Interesse Atual:
É seguro?
É natural?
11
7
DINÂMICA DA 
REFRIGERAÇÃO
“RESFRIAMENTO / 
CONGELAMENTO”
11
8
RESFRIAMENTO
11
9
Sistema por compressão: remoção do Calor 
(pela Evaporação de fluido primário).
 Abaixamento de temperatura não é espontâneo!
2ª Lei da Termodinâmica
Sistema de Refrigeração
RESFRIAMENTO
Lado Frio
T <
Lado Quente
T >
Transferência de Calor Natural
CONDUÇÃO
AMBIENTES DESTINADOS A CONSERVAÇÃO A 
BAIXA TEMPERATURA
12
0
Isotérmicos:
Simplesmente isolados.
Refrigerados:
Isolados e com Sistema Descontínuo para 
produção de frio (fusão de água, fusão de 
soluções eutéticas, sublimação, vaporização do nitrogênio líquido).
Barcos pesqueiros, Vagões para transporte de carne, Aviões para transporte
de congelados, etc.
Câmaras Frigoríficas:
Isolados e com Sistema Contínuo de produção do “frio” 
(mecânico, por absorção, etc.)
Refrigeradores domésticos e comerciais, 
Câmaras e Transportes Frigoríficos.
Nosso foco na disciplina!!!
04/08/2023
31
MÉTODOS E EQUIPAMENTOS DE 
RESF./CONGELAMENTO 
12
1
 Congelamento em Túneis (Rápida Circulação de Ar):
 Túneis com Vagões;
 Túneis com Esteiras Transportadoras;
 Túneis com Elevadores.
 Congelamento em Banhos Líquidos:
 Contato Direto do Alimento com o fluido térmico;
 Sem Contato Direto do Alimento com o fluido térmico.
 Congelamento por Placas:
 Criogênicos:
 Contato Direto do Alimento com o fluido térmico líquido (N2 ou CO2);
 Contato Direto do Alimento com o fluido térmico vapor (N2 ou CO2).
produto
refrigerante
AR COMO MEIO DE 
TRANSFERÊNCIA DO FRIO
Armários
Túneis
Leitos fluidizados
CONGELAMENTO – TÚNEL DE 
CONGELAMENTO
Mais moderno: IQF –
pode embalar a granel e
depois re-embalar.
Mais popular: túnel com
ar forcado - com
velocidade suficiente
chega a ser leito
fluidizado. Temperatura do
ar: -37ºC ou menos.
Flofreezer FMC
IQF
12
4
Produtos não embalados – individual Quick
Freezing (IQF): ar forcado (esteira), leito
fluidizado, contato direto com o ar frio.
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32
IMPINGEMENT FREEZER
Demandas 
específicas da 
indústria de 
carnes (nugets):
qualidade, 
segurança, custo, 
investimento
IMPINGEMENT
CONGELADOR – PLACAS
Congelador de placas: em geral leva de 30 a 90 minutos
Bom para alimentos que possuem grandes superfícies
Pescados
Blocos de camarão (em desuso)
Polpas de fruta em embalagens flexíveis
CONGELADOR A PLACAS
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33
CONGELAMENTO – CRIOGÊNICO
Contato direto: nitrogênio (+ comum) ou ar líquido
ou gás carbônico liquido ou sólido (temperatura -
73ºC), ou diclorofluorometano R12 (temperatura de
–30ºC) – muito eficiente mas operacionalmente
caro.
CONGELADOR 
CRIOGÊNICO
CONGELAMENTO POR IMERSÃO
Imersão do alimento, embalado ou não, no meio 
refrigerante (ou aspersão do meio refrigerante)
• Propileno glicol, glicerol, cloreto de sódio, cloreto de 
cálcio, misturas de açúcares e sais
04/08/2023
1
APLICAÇÕES DO FRIO, PROPRIEDADES DA ÁGUA E ETC...
RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO / ESTOCAGEM :
• Envolvem diversos processos tecnológicos!
• MATURAÇÃO DE QUEIJOS: TEMPERATURAS CONTROLADAS
• CERVEJARIA : ( FERMENTAÇÃO LEVEDURAS : REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• VINAGRE: (BACTÉRIAS ACÉTICAS: REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• PASTEURIZAÇÃO DE LEITE
• SORVETES
• VEGETAIS CONGELADOS
• PRATOS PRONTOS – SOUS VIDE
• REFRIGERANTES – CARBONATAÇÃO
• PACKING HOUSE – RESFRIAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
1
RESFRIAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
PERDAS POR FALTA DE PRÉ TRATAMENTO = 30 A 40 %
2
• ETAPAS PRECEDENTES A ESTOCAGEM :
– COLHEITA
– MANIPULAÇÃO
– EXPOSIÇÃO A TEMPERATURAS ELEVADAS
– EXPOSIÇÃO AO SOL
• RESFRIAMENTO RÁPIDO :
– REDUÇÃO DA TEMPERATURA
– REDUZ A VELOCIDADE DO PROCESSO DE MATURAÇÃO
– REDUÇÃO DA AÇÃO DE AGENTES DETERIORANTES
– REDUÇÃO DE PERDA DE PESO DO PRODUTO
IMPORTÂNCIA PARA 
FRUTAS E HORTALIÇAS
3
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
PROCESSO DE RESPIRAÇÃO :
• LIBERAÇÃO DE CALOR == ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA
• PRODUÇÃO DE CO2 E H20  R=f(T)
4
• EXEMPLOS : MAÇÃS :
• AMADURECIMENTO : 21 °C / 1 DIA 
• ou 1 °C / 10 DIAS
• MILHO :
• PERDA DE 60 % DO TEOR DE SACAROSE : 1 DIA / 30 °C;
• PERDA DE 6 % DO TEOR DE SACAROSE : 1 DIA / 0 °C.
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2
Resfriamento de Frutas e hortaliças – Embrapa, Unicamp, 2002
6
Produto T 0°C T 10°C T 20°C
Alcachofra 0,165 0,605 1,485
Abobrinha 0,48 1,049 2,491
Agriaão 0,16 0,972 3,226
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
T 0°C T 10°C T 20°C
Alcachofra
Abobrinha
Agriaão
7
Produto T 0°C T 10°C T 20°C
Alcachofra -0,78252 -0,21824 0,171726
Abobrinha -0,318760,0207750,396374
Agriaão -0,79588 -0,01233 0,508664
y = 0,4771x - 1,2306
R² = 0,989
y = 0,3576x - 0,6823
R² = 0,9992
y = 0,6523x - 1,4044
R² = 0,9867
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 1 2 3 4
Alcachofra
Abobrinha
Agriaão
Linear (Alcachofra)
Linear (Abobrinha)
Linear (Agriaão)
Resfriamento de Frutas e hortaliças – Embrapa, Unicamp, 2002
04/08/2023
3
SIGNIFICADO
Q = 0,5 kJ/kg h (calor liberado)
Q = 500.000 J/ton h
Num packing house com 1.000 ton, serão 500.000.000 J/h ou 
120.000.000 cal/h
Um cálculo simples, aproximado: Q=mCp ΔT
120.000.000 cal/h = [1.000.000.000g]*[1 cal/g°C]*ΔT
ΔT = 0,12 °C/h
9
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
OBJETIVO : 
• Resfriamento logo após a colheita  retirada do “calor do 
campo”
• Aumentar a vida de prateleira do produto
CÂMARA DE ESTOCAGEM DE PRODUTOS RESFRIADOS :
• Não dimensionada para alta carga térmica;
• Equipamento de menor capacidade
Equipamentos Frigoríficos Dedicados : PRÉ-RESFRIAMENTO RÁPIDO
REDUÇÃO :
• Atividade metabólica : respiração e transpiração;
• Desenvolvimento microbiológico;
• Atividades enzimáticas
10
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
Dias de comercialização de alfaces em função do tempo de espera para
resfriá-las a 20C (0h, 6h, 8h, 12h e 24h). Colheita: 100%; Limite para a venda:
0% (FOURNIER &VANDIEVOET, 1983).
11
Perda de Qualidade de Alfaces
Resfriadas a 2 C
0h6h8h12h24h
0%
100%
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Dias de comercialização
Q
ua
lid
ad
e 
pa
ra
 v
en
da
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
PARÂMETROS DE VELOCIDADE 
DE RESFRIAMENTO : TAXA DE 
RESFRIAMENTO :
• TEMPO ( ½) DE MEIO 
RESFRIAMENTO;
• TEMPO DE 7/8 DE 
RESFRIAMENTO
TEMPO DE MEIO 
RESFRIAMENTO :
• DEF.: TEMPO NECESSÁRIO 
PARA REDUZIR À METADE A 
DIFERENÇA DE TEMPERATURA 
ENTRE O PRODUTO E O MEIO
12
04/08/20234
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
MÉTODO DE RESFR. CONDIÇÕES MEIO-TEMPO
CÂMARA DE ESTOCAGEM SOLTAS, EM CAIXA 12,0
EMBALADAS, EM CAIXA 22,0
BIN DE 500 kg, GRANEL 18,0
CAIXAS PALETIZADAS 43,0
TÚNEL, AR 3-6 M/S SOLTAS, EM CAIXA 4,0
EMBALADAS, EM CAIXA 14,0
ÁGUA FRUTAS SOLTAS 0,4
INDIVIDUAL AR 0,7 M/S 1,3
AR 7,0 M/S 0,5
13
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
MÉTODOS DE RESFRIAMENTO DE PRODUTOS HORTÍCULAS
• COM AR FORÇADO COM RESFRIAMENTO EVAPORATIVO 
• COM AR FORÇADO 
• COM CÂMARAS
• COM ÁGUA GELADA 
• COM GELO EMPACOTADO
• À VACUO
• À VACUO COM ASPERSÃO DE ÁGUA
14
RESFRIAMENTO DE FRUTAS
Requerimento de frio é característico
• Fisiologia
• Maturidade na colheita
• Temperatura ambiente
• Tempo de colheita
• Vegetais não resfriados
• Falta de interesse econômico
• Susceptibilidade à injúria pelo frio
UNIDADES DE RESFRIAMENTO
O custo padrão pode variar bastante
Porém, a Vida de Prateleira depende das atividades pós 
processamento
• Alface colhida a 20oC e resfriada imediatamente a 2oC - VP 8 dias.
• Espera de 6 horas – VP 6 dias
• Espera de 12 horas – VP 4 dias
• Espera de 18 horas – VP 2 dias
04/08/2023
5
AR FORÇADO
Vantagens
• Pode ser rápido
• ¼ a 1/10 em relação ao ar estático
• 2 – 3 x mais lento do que H2O ou vácuo
• Movimentação do ar na direção correta
• Facilmente adaptável
• Instalações podem ser reduzidas
AR FORÇADO
Desvantagens
• Manuseio
• Dificuldade de embalagens secundárias
• Ruim para folhosas
• Pode ser desigual
• Pode ser lento
AR FORÇADO - APLICAÇÕES
Frutos de caroço em geral, Citros, Maçã, cereja, uva, alface, 
espinafre, tomate, pimentão, berinjela, legumes de raízes 
(cenoura, mandioquinha, beterraba, batata-doce, rabanete), 
bulbos (cebola, alho)
AR FORÇADO - NECESSIDADES
Ventilador deve movimentar
• 0,5 a 3,0 L/(s.Kg)
Componentes do sistema:
• Câmara fria
• Unidade condensadora
• Evaporador
• Ventilador
• Acessórios do sistema de frio
O tempo de resfriamento é proporcional ao quadrado do 
diâmetro do fruto
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6
SISTEMA COM CONTROLE DE 
UMIDADE
Resfr. Frutas e Hortaliças, 2002
AR FORÇADO
Baseado na correlação de Nusselt, Reynods e Prandtl
Na prática, é preciso saber o regime de escoamento, 
curvas características do sistema (Pressão versus 
Vazão) e curvas de operação
Existe perda de pressão pela passagem do ar tanto na 
embalagem como produto
A umidade relativa do ar deve ser ajustada para não 
ocorrer ressecamento do produto
SISTEMA ENVELOPE PARA 
PREVENIR RESSECAMENTO
Resfr. Frutas e Hortaliças, 2002
PERDA DE PESO EM ESTOCAGEM FRIGORIFICADA
PSICROMETRIA :
• PROPRIEDADES DE MISTURA ( AR + VAPOR DE ÁGUA )
24
5 t(C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50
W(kg/kg)
0.01
0.02
0.03100 rh(%) 75 50
h(kJ/kg) 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.8 v(m^3/kg) 0.85 0.9
D:\DOWNLOAD\PSYDEMO\Default.psy
Pressure 101.3 kPa 
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7
EFEITO “AQUECIMENTO” EFEITO “CONDENSAÇÃO”
ÁGUA
Pré resfriamento
• Q = hAΔT
• Limitado ao tamanho, forma e propriedades térmicas
• A diminuição da resistência de calor na superfície diminui muito 
com aumento do fluxo de água
• Em condições ideais h = 680W/(m2K)
ÁGUA GELADA
Fatores determinantes para um “h” apropriado:
• Temperatura da água (0-0,5oC)
• Uniformidade do produto
• Propriedades térmicas
Parâmetros do processo
• Em sistemas de chuveiro recomenda-se 600-1000 litros/min/m2
• O tempo de resfriamento será entre 10 min a 1 h, dependendo da geometria
• A queda da água sobre o produto não deve ser superior a 20 cm
• Sistemas por imersão são mais úteis para produtos mais densos
• Sugere-se água a 0,1 m/s
Produtos
• Milho doce, cebolinha, salsão, rabanete, couve-flor, brócolis
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8
HYDROCOOLER
Kader, 1992. in Tecnol. Resfr. Frutas e Hortaliças, 1997
GELO LÍQUIDO
Teoricamente
• Cada kg de gelo pode resfriar 8kg de produto em até 10°C
• Cada kg de gelo pode resfriar 4kg de produto em até 20°C
Prática
• Para resfriar de 35°C para 2°C utiliza-se em torno de 41,25% 
de gelo 
• Estudos práticos indicam 1kg de gelo por kg de produto
RESFRIAMENTO COM 
GELO
Tecnol. Resfr. Frutas e Hortaliças, 1997
RESFRIAMENTO COM 
GELO
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9
RESFRIAMENTO SOB 
VÁCUO
Resfriamento baseado no calor de evaporação da água sobre 
o produto num ambiente sob vácuo
Processos em batelada
Introduzida na Califórnia em 1948 para alface Iceberg
Vantagem para vegetais folhosos
RESFRIAMENTO SOB VÁCUO
O calor necessário para evaporar 1% da quantidade de água 
do produto à T ambiente é suficiente para reduzir a 
temperatura de 99% do produto em 5oC
Na prática, evapora-se de 3 a 5% da água.
VÁCUO
Dimensão da câmera
• 5,5m Comprimento x 2,5m Largura x 2,75m altura = 37,8m3
Resfriamento
• 8 paletes, cada um com 30 caixas, e cada caixa com 22kg de 
alface a 32°C
• Temperatura final 2°C, ou ΔT=30°C
• Cp do alface = 4,06kJ/(kg°C)
• Carga total energética: 
• Q=mCpΔT = 8x30x22x30x4,06 = 645000 kJ
• Calor latente de vaporização da água é ~ 2256 kJ/kg
• 284 kg de água evaporada 
• 55 mL H2O por kg de produto ou 1,18L H2O/caixa de alface (~5%)
TEMPO DE RESFRIAMENTO COM 
VÁCUO
Relação
Área/volume
Hortaliças Tempo vácuo
(min)
T inicial
(oC)
T final
(oC)
Alta Couve-de-Bruxelas
Alface
Espinafre
20
13
10
20
22
19
3
2
5
Média Couve flor
Aipo
Milho verde
20
13
10
24
21
28
7
8
6
Pequena Cenoura
Pepino
tomate
45
20
20
19
26
25
16
23
22
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10
MÉTODOS DE RESFRIAMENTO PARA 
COMMODITIES
Commodity Larga escala Pequena escala
Maçãs R R
Aspargos HC HC
Brocolis HC, FA, LQ FA, LQ
Couve-flor FA, VC FA
Berinjela R, FA FA
Alface VC, FA, HC FA
Batata R R
Milho verde HC, VC, LQ HC, VC, LQ
Melão HC, VC, LQ FA
Tomates R, FA
R=Room cooling; FA=Forced air; VC=Vacuum Cooling; HC=Hidrocooling; LQ=Liquid Icing
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS. COMPARAÇÃO DOS
SISTEMAS DE RESFRIAMENTO
TAXA DE RESFRIAMENTO :
38
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
39
RESFRIAMENTO DE VEGETAIS
COMPARAÇÃO DOS SISTEMAS DE RESFRIAMENTO
Custos comparativos de diferentes resfriadores (KADER, 1992).
40
Custo de Resfriadores
1988
Gelo - Líquido Vácuo Ar forçado Água
0
1
2
3
4
5
6
7
8
C
us
to
/C
ap
ac
id
ad
e 
 (
U
S
$/
kg
 d
ia
)
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11
APLICAÇÕES DO FRIO
RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO / ESTOCAGEM :
• MATURAÇÃO DE QUEIJOS
• CERVEJARIA : ( FERMENTAÇÃO LEVEDURAS : REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• VINAGRE: (BACTÉRIAS ACÉTICAS: REAÇÃO EXOTÉRMICA)
• PASTEURIZAÇÃO DE LEITE
• SORVETES
• VEGETAIS CONGELADOS
• PRATOS PRONTOS – SOUS VIDE
• REFRIGERANTES – CARBONATAÇÃO
• PACKING HOUSE – RESFRIAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
41
VINAGRE
42
Fermentação Alcoólica: 
C 6 H12 O6 2 CO2 + C2 H5 OH
Fermentação Acética:
2 C2 H5 OH + 2 O2 2 CH3CO2H + 2H2O
Problema de excesso de arejamento:
2 C2 H5 OH + 6 O2 4 CO2 + 6H2O
Reações que ocorrem na 
fabricação de vinagre:
Liberação de calor nas reações 
de produção de vinho e vinagre
• Vinho
1 mol de açúcar para produzir 1 mol de 
álcool libera 22 Kcal
• Vinagre
1 mol de álcool para produzir 1 mol de ácido 
acético libera 115 Kcal
1,0 g de etanol convertido em ácido acético eleva 
a temperatura de 100 ml de água em 25ºC
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Liberação de calor nas reações 
de produção de vinagre
1 mol de álcool para produzir 1 mol de ácido acético libera 115 Kcal
1 mol etanol 46 g
1 g de etanol 1/46 mol, liberando 115/46 = 2,5 kcal
Q = mCpΔT
2500 cal = [100 g]*[1 cal/g°C]*[25 °C]
1,0 g de etanol convertido em ácido acético eleva 
a temperatura de 100 ml de água em 25ºC
Liberação de calor nas reações 
de produção de vinagre
• Uma vinagreira de 1000 litros, em processo lento, produz 100 litros 
de vinagre por semana
• Numa densidade de 1,010 g/ml, teremos 101 kg de vinagre/semana
• A 4% de ácido acético [1 mol de ácido acético é 60g], teremos 
101000*[4/100]/60 = 67,33 mol de ácido acético/semana
• 67,33 mol etanol são consumidos por semana
• 1 mol etanol libera 115 kcal na conversão em ácido acético
• 67,33 mol liberam 7743 kcal/semana, ou 46 kcal/h
• 46000 kcal = 1000*1*ΔT
• ΔT = 46 °C
• É necessário um sistema de arrefecimento/dissipação que garanta a retiradade 46 
kcal/h para manter a temperatura no reator constante
PRODUTOS CÁRNEOS
47
RESFRIAMENTO RÁPIDO FORNECE PRODUTOS 
CÁRNEOS “READY TO EAT” (RTE) MAIS SEGUROS
 Carnes e produtos cárneos não curados
Cooling time Good Practice Maximum
to 50°C 1h 2,5h
from 50 to 12 °C 6h 6,0h
from 12 to 5 °C 1h 1,5h
total time to 5°C 8h 10h
 Carnes e produtos cárneos curados
to 50°C 1,25h 3,25h
from 50 to 12 °C 7,50h 7,50h
from 12 to 5 °C 1,25h 1,75h
total time to 5°C 10,00h 12,50h
Requirementos para estabilizar produtos de carne e aves tratados termicamente
Objetivo: evitar o crescimento de bactérias 
esporuladas (Clostridios)
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RESFRIAMENTO RÁPIDO OFERECE OUTROS 
BENEFÍCIOS OPERACIONAIS PARA PRODUTOS
CÁRNEOS
Evita alterações das características dos produtos
Melhora o rendimento da produção
• Reduz evaporação da umidade devido ao resfriamento lento (encolhimento)
 Melhora o rendimento na cocção
• Reduz variação no rendimento na cocção
• Melhora a fatiabilidade e desempenho na depelagem de embutidos
 Reduz re-trabalho 
Reduz custos operacionais
• Reduz o inventário (retenção de produção) durante o processo 
 Aumenta o rendimento da produção
 Otimiza a utilização a área de processo
• Aumenta a eficiência energética
RESFRIAMENTO ENVOLVE 2 ESTÁGIOS 
DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
1-Calor migra do centro do 
produto para a superfície 
condução
Produto corte transversal
Velocidade de transferência 
de calor depende das 
características do produtos 
2- Calor migra da superfície 
para o meio de resfriamento 
convecção
Produto corte transversal
Velocidade de 
transferência depende das 
características do meio
AS PROPRIEDADES DE “TRANSFERÊNCIA DE 
CALOR” DOS PRODUTOS CONGELADOS SÃO 
CARACTERIZADAS POR 4 VARIÁVEIS FÍSICAS
Calor específico (Cp) = relacionado à estrutura molecular do produto
 caracteriza a facilidade de se modificar a temperatura do produto
Condutividade térmica (k) = velocidade de transferência de calor
 Afetada pelo teor de umidade do produto: água conduz calor melhor do que 
gordura
Calor latente = energia necessária para mudança de fase p.ex. para 
congelar o produto
Forma geométrica do produto
 Quanto mais espesso, mais longo o tempo de resfriamento
Fase de
Congelamento
Calor latente é uma variável crítica quando 
peças grandes são resfriadas rapidamente
• Uso de meio muito frio 
congelamento superficial
• Durante o congelamento a temperatura 
não diminui = mudança de fase de água 
para gelo
 Requer grande quantidade de 
energia
 Uso de uma etapa de “equilíbrio” 
durante o resfriamentoApós o congelamento
Acima do ponto 
congelamento
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Exemplo: congelamento de Carne moída de peru em tubos
Tubos 10lbs, diâmetro 4,3”, -10 F (-23C) Glicol
Tempo (horas)
Periodo de
Calor latente
Glicol
Centro Produto
10C
27C
-1.1C
16C
21C
4C
-6.6C
-12C
-18C
-23C
-28C
% Sólidos % Água Cp k Calor Latente
Bacon 61 29 0.60 0.28 74
Mortadela 35 65 0.86 0.31 86
Salsicha 40 60 0.86 0.31 86
Presunto 51 49 0.68 0.28 87
Peru reestr. 32 68 0.79 0.29 106
Propriedades Térmicas dos Produtos Cárneos
(kJ/kg . °C) (W/m . °C) (kJ/kg)
O MEIO DE RESFRIAMENTO É CARACTERIZADO 
PELO SEU COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA 
DE CALOR
Método Coefficient
(W/m2 . K)
Ar
- Convecção livre 5 - 25
- Convecção forçada 10 - 200
Líquido
- Convecção livre 20 - 100
- Convecção forçada 50 – 10.000
CÂMARA DE RETENÇÃO PARA 
RESFRIAMENTO: CONVECÇÃO NATURAL
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Resfriador a ar de Alta Performance: 
Ar com Convecção Forçada (Air blast)
Trocador de 
Calor
Exaustão
RESFRIADOR DE SALMOURA: 
CONVECÇÃO FORÇADA DE LÍQUIDO
Tanque receptor de 
salmoura
Trocador de 
Calor
Chuveiro 
de 
Salmoura
Tanque de 
armazenamento
Eficiência de resfriamento: Salmoura > Blast > Câmara
Forma nº7 Presunto prensado, 10” x 6” x 3.5”
71
66
60
54
49
43
38
32
27
21
16
10
4
-1
-7
-12
-17
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (
C
)
Tempo (horas)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Temperatura da salmoura -9°C 
Temperatura do ar forçado -12°C
Temperatura da câmara 0°C
Temperatura final no centro do produto 2°C
A ESCOLHA DO EQUIPAMENTO DE RESFRIAMENTO 
DEPENDE DAS CARACTERÍSTICAS DOS PRODUTOS, 
PROCESSOS,....
Pontos fortes
 Menor custo inicial
 Facilidade de manutenção
 Simplicidade de projeto
Pontos fracos
 Ineficiência do ar
 Maior tempo de resfriamento
 Menor uniformidade
 Maior encolhimento
Pontos fortes
 Alta eficiência
 Menos de 1% de encolhimento
 Tempo menor de resfriamento (vs. 
câmara)
 Economia de energia (vs. câmara)
 Compatibilidade com produtos
Pontos fracos
 Maior custo inicial
 Maior tempo de resfriamento (vs. 
salmoura)
 Maior área (vs. salmoura)
 Manutenção (vs. câmara)
Resfriamento com ar
Resfriamento com ar forçado
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16
E DA CAPACIDADE OPERACIONAL
Pontos fortes
 Alta eficiência
 50 - 70% mais rápido
 0% encolhimento
 Menos área de planta
 30 - 65% menos energia
 Reduz a retenção de produto
no processo
Pontos fracos
 Maior custo inicial
 Manutenção / limpeza
 Custo da solução
 Descarte da salmoura
 Compatibilidade com produto
Salmoura
 Baixo custo
 Adequa-se a diferentes
produtos
 Vida útil do equipamento é 
limitada
 Corrosiva
Glicol
 Alto custo
 Embalagem impermeável
 Vida indefinida
 > 25% glicol = bactericida
 -20°F (-28ºC) mínimo
 Não-corrosiva
 Absorve umidade
Resfriamento líquido Salmoura ou glicol?
UTILIZAR UM PROCESSO DE RESFRIAMENTO 
RECONHECIDO PARA PRODUTOS CÁRNEOS TORNA 
A VIDA MAIS FÁCIL…
Atende os padrões de estabilidade do processo 
preconizados
 Tempo/temperatura - registros
Processo de resfriamento sob medida (customizado)
 Usar a literatura /métodos clássicos reconhecidos
Ou
 Conduzir um estudo com testes de desafio utilizando como modelo o 
C. perfringens
COMO ANALISAR OS REGISTROS DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Time (hours)
Steam Cook
Core
Brine Chill, 25 F.
Roast Beef Cook/Chill
Top Round, 5” x 12” x 15” 16lb/pc
Este resfriamento seria adequado?
Até 50°C em 1,0-2,5h
De 50 a 12°C em 6,0h
De 12 a 5°C em 1,0-1,5h
Total até 5°C em 8-10h54C
-4C
Tempo (horas)
27C
49C
13C
4C
COMO ANALISAR OS REGISTROS DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
Time (hours)
Turkey Breast Cook/Chill
5” x 8.5” x 9” 9lb/pc
Steam Cook
Core
Brine Chill (4.5 hr @ 28 F.) Equilibration
(25 F. Holding cooler)
74C
-2C
Este resfriamento seria adequado?
Até 50°C em 1,0-2,5h
De 50 a 12°C em 6,0h
De 12 a 5°C em 1,0-1,5h
Total até 5°C em 8-10h
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COMO ANALISAR OS REGISTROS DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO
200
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170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Time (hours)
Air and Brine Chilling of Turkey Breast
5.5” x 7.5” x 9.5”, 9 lb/pc, brine = 25 F, air = 12 F.
Core Temperature
Air Chill = 12 F. (6.25 hr)
Core Temperature
Brine Chill = 25 F. (5.25 hr)
Te
m
p
er
at
u
re
 (
F
)
-4C
-11C
Este resfriamento seria adequado?
Até 50°C em 1,0-2,5h
De 50 a 12°C em 6,0h
De 12 a 5°C em 1,0-1,5h
Total até 5°C em 8-10h
SOUS VIDE
66
ALIMENTOS SOUS VIDE
Sous vide é um método de cozimento 
profissional que emprega uma embalagem 
barreira ao O2 e controlesprecisos de 
temperatura, tanto para o aquecimento como 
para a refrigeração, para reduzir oxidação e 
extender a vida-de-prateleira. 
Resultado:
• produto com textura superior, melhor flavor e qualidades 
organolépticas em geral. 
Maior mercado é o institucional, com ênfase ao 
food service e catering
SOUS VIDE – EXPOSIÇÃO À 
TEMPERATURA
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
Zona de pasteurização 65-70°C
Início da pasteurização 60-64°C
Zona de tolerância 55-60 °C
Zona perigosa 50-55 °C
Zona muito perigosa 20-50°C
Zona perigosa 10-20°C
Zona de tolerância 3-10°C
Zona segura 0-3°C
T(°C)
04/08/2023
18
SOUS VIDE
October 9-11, 2007
Artigo recente:
file:///C:/Users/schmidt/Downloads/sustainability-12-07606-v2.pdf
Defende o Sous vide para o mercado institucional food service,
em detrimento ao processamento caseiro
TÉCNICA DO SOUS VIDE
Alimentos (crus, ou pré-cozidos, com molhos ou não) são cozidos 
sob temperatura controlada, 
O cozimento não precisa ser necessariamente completo,
As temperaturas são sempre mais baixas do que os processos 
tradicionais (nunca na zona de perigo),
O tempo de cozimento é maior, o que garante maciez, melhor 
textura e desenvolvimento de sabor,
Se o alimento não for consumido imediatamente o resfriamento 
rápido é um ponto crítico de controle. 
ÁGUA E ALIMENTOS
Água:
• principal componente dos alimentos (97-98% em 
vegetais)
• sua interação com os outros constituintes tem papel 
importante na estabilidade dos alimentos refrigerados 
(resfriados ou congelados). 
71
Nos materiais biológicos temos:
• Água livre: solidifica como gelo puro;
• Água de constituição: presente em sistemas 
macromoleculares mas pode ser separada como gelo; 
induz a morte de células;
• Água de adsorsão: ligada à compostos sólidos e não 
congela (em liofilização é removida após as outras duas);
• Água de cristalização: tem ligações extremamente 
fortes, fazem parte do sistema cristalino (hidratos);
72
04/08/2023
19
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
ÁGUA : Principal componente dos alimentos ( 97 a 98 % de vegetais )
• Propriedades Água Gelo
• Cp [ kcal / kg . °C ] 1,0 0,5
• Densidade [ kg / dm3 ] 1,0 0,917
• Volume especifico [ dm3 / kg ] 1,0 1,09
• As propriedades da água e do gelo vão influenciar o efeito do 
processo de congelamento sobre o produto
73
CONTEÚDO DE ÁGUA E PONTO DE CONGELAMENTO
Alimento Conteúdo de 
água (%)
Ponto de 
congelamento (°C)
Hortaliças 78-92 -0,8 a -2,8
Frutas 87-95 -0,9 a -2,7
Carne 55-70 -1,7 a -2,2
Pescado 65-81 -0,6 a -2,0
Leite 87 -0,5
ovos 74 -0,5
A % de água congelada varia com a composição 
do alimento e com a Temperatura. 
75
Umidade % Água congelada Água não
Produto (%) -5ºC -10ºC -15ºC -20ºC -30ºC congelável (%)
Bife s/ gordura 74 74 82 85 87 88 12
Pão branco 40 15 45 53 54 54 46
Espinafre 90 88 93 95 96 97 2
Carne de pescado 80 - - - 91 - 10
Albumina de ovo 74 - - - 93 - 10
Carne de cordeiro 75 - - - 88 - 10
04/08/2023
20
CURVA DE 
CONGELAMENTO
-25,0
-20,0
-15,0
-10,0
-5,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
T Maçã T pêra TC placa
CONGELAMENTO DE FATIAS DE 
PERA E MAÇA EM EQUIPAMENTO 
DE PLACAS
ALGUNS 
FUNDAMENTOS
Super resfriamento (AS)
• Abaixamento da temperatura da água aquém do ponto de 
congelamento, sem congelar
• Não altera propriedades do alimento
Cristalização da água (SB)
• Formação de uma fase sólida organizada
• Consiste da nucleação de um cristal e seu crescimento
ALGUNS FUNDAMENTOS
Fase (BC)
• O calor é removido na mesma taxa que a anterior, mas como é o calor 
latente que está sendo removido enquanto o gelo é formado, a 
temperatura permanece quase constante. 
• É onde é formada a maior quantidade de gelo
Supersaturação de outros solutos (CD) 
• Supersaturação e cristalização de outros solutos. Temperatura 
alcança a temperatura eutética do soluto
Fase DE
• cristalização da água e outros solutos
Fase EF
• Temperatura cai até próxima da temperatura do congelador
04/08/2023
21
CONGELAMENTO E 
FORMAÇÃO DE CRISTAIS
Congelamento lento
• Formação de poucos núcleos de cristalização com 
grande crescimento individual.
Congelamento rápido 
• Formação de vários núcleos de cristalização e 
crescimento limitado de cada um deles. 
Alterações nas temperaturas de 
congelamento durante o armazenamento 
podem causar recristalização
CONGELAMENTO
Lento: Usa T ~ -18C
• Tende a alterar a textura e as propriedades organolépticas 
do material. 
Rápido: Usa T ~ - 40°C
• Forma cristais de gelo menores, menos danos celulares, 
menor difusão de sais, melhor textura e qualidade 
organoléptica 
TEMPO DE 
CONGELAMENTO
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22
ALTERAÇÕES DE VOLUME
Água pura a 0°C expansão de 9%; outros 
constituintes também podem se expandir em 
menor proporção
Composição
• Relação de água e matéria seca
• Espaços intracelulares podem acomodar crescimento de 
cristais
Água não congelada
• Água ligada ou super resfriada não congela
Temperaturas envolvidas
• Resfriamento preliminar pode causar encolhimento; formação 
do gelo causa expansão; resfriamento de cristais de gelo: 
contração; cristalização de solutos: expansão; 
CONCENTRAÇÃO DOS 
CONSTITUINTES NÃO AQUOSOS
Cristalização da água concentra uma série de solutos não 
aquosos
O efeito causado é similar a um processo convencional de 
desidratação
• A fase não congelada muda drasticamente suas 
características: pH, acidez, força iônica, viscosidade, ponto 
de congelamento e outras propriedades coligativas
CONGELAMENTO DE ALIMENTOSCONGELAMENTO :
• Apenas da água;
• Água livre : Redução Pv  ↓ Aw
• Água ligada / soluto  não disponível  ↓ Aw
• Elevação da concentração da solução resultante  ↓ Tcong.
• Redução do pH :
87
T
0
-25
3 4 7 pH
•RECRISTALIZAÇÃO :
–Flutuação e Amplitude de temperatura de Estocagem congelado
–Crescimento de cristais de gelo
Pequenos cristais de gelo
(obtidos por congelamento 
rápido)
Rearranjo
dos pequenos cristais
Aumento da 
Temperatura
Descongelamento
dos pequenos cristais
Re-nucleação
dos cristais
Diminuição da 
Temperatura
Figura 5: Efeitos do aumento da temperatura de estocagem em congelados.
[Silva, K., 2004] 
FLUTUAÇÕES DE TEMPERATURA X RE-NUCLEAÇÃO
88
CONGELAMENTO
04/08/2023
23
 Físicos:
 Químicas:
o Rachaduras devido ao congelamento (pães/massas);
o Migração da umidade (embalagens de carnes);
o Recristalização (sorvetes);
o Perda de água por gotejamento durante descongelamento
(tecidos animais e vegetais).
o Oxidação lipídica;
o Desnaturação / oxidação protéica;
o Atividade enzimática.
DANOS POSSÍVEIS DA REFRIGERAÇÃO INCORRETA:
89
CONGELAMENTO
 Nutricionais
o Exsudação com perdas componentes nutricionais
Circulação de Ar
Quanto maior circulação de ar, maior perda de água no produto.
Quanto maior circulação de ar, mais rápida a queda de 
temperatura.
Temperatura de Estocagem de Congelados
Em tecidos animais, oxidação da mioglobina ocorre a -10°C.
As carnes são estocadas geralmente entre –5°C <T< -15 °C. 
Umidade
Alta umidade relativa favorece multiplicação de
microrganismos.
Dessecar a superfície pode diminuir o valor comercial devido ao
aspecto.
Umidade relativa pode ser maior quanto mais baixa
temperatura.
90
CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS A BAIXAS TEMPERATURAS
EFEITOS DE BAIXAS TEMPERATURA EM ALIMENTOS
91
1-frango
2-pescado magro
3-carne bovina
4-banana
5-laranja
6-maçã
7-ovos
8-maçã 
atmosfera 
controlada
POSSÍVEIS DEFEITOS 
AO DESCONGELAR
Sistemas coloidais irreversivelmente
desidratados – levam à exsudação de líquido.
Textura mole demais
Mudanças de cor – principalmente
escurecimento por reações enzimáticas
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24
MEDIDAS PARA DIMINUIR 
OS EFEITOS NEGATIVOS
Congelamento rápido
Descongelamento a frio
Adição de solutos como açúcar (produtos
contendo mais sólidos são mais protegidos)
Adição de anti-oxidante
Branqueamento bem feito
Embalagens que protetoras do oxigênio
Embalagens que protegem contra perda de
umidade
Estocagem, transporte e apresentação a -18ºC,
ou menor
BRANQUEAMENTO ANTESDE CONGELAR OU NÃO
Se não branquear antes de congelar, deve congelar muito
rápido e congelar em volumes pequenos para que consiga
descongelar razoavelmente rápido também, sem usar
aquecimento.
Objetivos do branqueamento:
• Reduzir a carga microbiana
• Inativar enzimas
• p.e. na vagem (93ºC / 2min) (pectinesterase)
HIDROCOLOIDES
95
Hidrocolóides: componentes que tem afinidade com a água 
(proteínas, géis e polissacarídeos);
Promovem elasticidade e rigidez, são responsáveis pela 
consistência nos alimentos.
Polissacarídeos: 
(amido = amilose + amilopectina):
• Sofrem retrogradação com o resfriamento (estado ordenado das 
moléculas de amilose), provocando opacidade e um precipitado 
insolúvel;
• Amilopectina: é mais resistente à formação de gel e retrogradação;
• Alimentos com amido devem ser congelados e descongelados 
rapidamente já que as alterações máximas ocorrem no ponto de 
congelamento;
• Temperaturas menores que -35ºC evitam a retrogradação em pão 
congelado;
• Em temperatura de -18ºC não ocorre retrogradação em molhos e 
recheios (10-12 meses) mas ocorre em temperaturas de -12ºC.
96
04/08/2023
25
Outros hidrocolóides:
• Pectinas (polissacarideos);
• Ágar (gel originário de algas);
• Alginatos
• Carragenatos
• Metilcelulose
• Carboximetilcelulose
97
Géis de origem vegetal
Derivados de celulose
Proteínas:
• Componente de qualquer sistema vivo;
• Alta capacidade de se ligar à água;
• Gelatina e albumina: podem atuar como espessante e 
emulsificante em processamento de sorvetes;
• Têm desnaturação retardada pelo resfriamento;
• Sofrem desnaturação no congelamento, isto depende da 
proteína, da temperatura e tempo de estocagem.
98
Emulsão: sistema heterogêneo, líquido imiscível disperso em 
outro na forma gotas microscópicas:
• Emulsificantes: diminuem a tensão superficial, formam um filme 
sobre a gotícula dispersa evitando sua coalescência;
• Emulsificação: não ocorre espontaneamente assim agitação 
mecânica é necessária (misturadores, homogenizadores, etc).
99
• Quebra da emulsão com temperatura:
• Leite: camada de gordura separada após 
ser congelado;
• Gema de ovo: após o congelamento fica 
pastosa e dificulta mistura com outros 
ingredientes (sal ou açúcar+congelamento 
rápido evita o problema).
10
0
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26
Carne com espessura 50mm
20 minutos depois
40 minutos depois
Taxa de Congelamento (ºC/h)
(TFinal – TInicial)/Tempo de Congelamento
Velocidade de Congelamento (cm/h)
Velocidade da “Frente de Congelamento” no produto.
Depende do local avaliado: 
Vcong.superfície > Vcong.centro térmico
Grafico T x tempo
Centro termico
Meio 
Superfície
Ar a –35C
t (h)
T (°C)
Ar
Superfície
Meio
Centro térmico
10
1
Definição de Tempo de congelamento:
• É o tempo desde o pré-congelamento até atingir a temperatura de 
equilíbrio
10
2
Taxa de congelamento (ºC /h): 
Taxa de congelamento = (Tf –Ti) / tc
onde: Tf = Temperatura final
Ti = Temperatura inicial
tc = tempo de congelamento
Velocidade de congelamento (cm /h):
• é a velocidade de deslocamento do gelo através do produto ( ↑ próximo 
à superfície e ↓ próximo ao centro térmico) indica congelamento rápido 
ou lento. 
Unidade convencional: tonelada de refrigeração (TR)
Quantidade de energia para congelar 1 tonelada de água em 
24 horas
10
3
OBS.: 1 T.R. =
TONELADA DE
REFRIGERAÇÃO
[ ]
[ ]
[ ]hkcalh
kg
kcalhkg
RT
FUSÃO
3300
24
.1000
..1 =



∆
=
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
VELOCIDADE DE CONGELAMENTO :
• Def. : Velocidade de deslocamento da frente de gelo através do 
produto [ cm / h ]
Indicador de congelamento rápido e lento :
10
4
Tempo [h]
1
9
LENTO
Espessura do Produto [mm]
RÁPIDO
ULTRA
V=0,2 cm/h V=0,5 cm/h
V=5 cm/h
5
8
V=3 cm/h
Ar Forçado
Imersão
Criogênico
Fluidização
Placas
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27
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
CONSEQUÊNCIAS DA VELOCIDADE DE CONGELAMENTO:
• ALTERAÇÃO NO PALADAR, ODOR, TEXTURA ;
PROCESSO PONTUAÇÃO ( DE 1 A 9 ) EXSUDADO
SABOR TEXTURA %
PRODUTO FRESCO 9,0 8,8 -
VELOC. CONG. ( cm / h )
-18 °C / AR PARADO 0,2 5,5 6,0 37
TÚNEL FORÇADO
-40 °C / 4 m/s 3,0 6,8 6,0 32
NITROGÊNIO LÍQUIDO 8,0 6,8 7,0 30
* TESTES COM MORANGO ( FONTE : NEVES, 1998 )
10
5
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
EXEMPLO : RANCIFICAÇÃO 
DE CARNE SUÍNA :
10
6
Tempo [meses]
4
6
10
8
3 96 12
- 24 C
- 18 C
- 15 C
- 12 C
Tempo [meses]
1
2
4
3
3 96 12
- 24 C
- 18 C
- 15 C
- 12 C
•SABOR
•PERÓXIDO :
TEMPERATURA DE ESTOCAGEM
Congelamento bem feito não causa grandes variações dos 
nutrientes em alimentos;
Temperaturas tem importante papel na manutenção da qualidade de 
um produto congelado (T<-18ºC):
• ↓ T  ↑ tempo de estocagem
TAQ (tempo de alta qualidade): tempo de estocagem até onde 
alterações sensoriais são perceptíveis;
TPE (tempo prático de estocagem): tempo de estocagem em que o 
produto mantém suas características adequadas ao consumo.
10
7
CONGELAMENTO DE ALIMENTOS
FLUTUAÇÃO DA 
TEMPERATURA DE 
ESTOCAGEM
RECRISTALIZAÇÃO:
• CRESCIMENTO DE 
CRISTAIS
• ACELERAÇÃO DAS 
REAÇÕES
REDUÇÃO DO NÍVEL DE 
QUALIDADE
PERDA DE PESO
AUMENTO DE EXSUDADO
Estocagem de Alimentos Não 
Embalados
10
8
PERDA DE PESO [%]
Tempo [ Dias ]
0,6
0,4
0,2
10 20 4030
-18 + 3 C
-18 + 0 C
-26 + 0 C
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CONCEITOS IMPORTANTES 
NA COMPREENSÃO DOS 
EFEITOS DA 
REFRIGERAÇÃO DE 
ALIMENTOS
10
9
Pressão de Vapor 
Pressão que um vapor e o líquido de um componente puro estão em 
equilíbrio.
 Saturação: Vapor de um líquido existente em um gás não 
condensável em equilíbrio.
 Saturação Parcial: Ainda há escape!
Umidade
Termo para Saturação quando o vapor 
é de água e o gás não condensável é o ar.
Calor Específico ⇔ Cp=Q/(m*∆T)
Energia (Q) em kgcal, que a massa (m) de 1 Kg de 
produto recebe para elevar sua temperatura (∆T) em 1°C.
Condutividade Térmica (k)
N ° de calorias transferidos por unidade de área 
perpendicular ao fluxo de calor, para cada grau 
de diferença de temperatura através da amostra 
na direção do fluxo de calor. água
ar
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
0
Sinerese
Expulsão gradativa do soro devido a concentração do gel.
Exudação
Separação da água no produto descongelado.
Retrogradação 
Estado ordenado das moléculas de amilose, 
provocando opacidade do produto e 
formação de precipitado insolúvel
Problema: Amido gelatiniza entre 70-90°C. Refrigerado, o amido retrograda,
com nível máximo de alterações no ponto de congelamento.
Solução: Produtos com amido devem ser rapidamente congelados e
descongelados. Pão congelado a T<-35ºC não ocorre retrogradação.
Recheios e molhos c/amido T<-18ºC em 10-12 meses não ocorre retrogradação.
T<-12ºC em 2 meses não ocorre retrogradação.
Morno Frio
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
1
retrogradação.
Branqueamento
Inativação de enzimas, geralmente pelo uso de água 
quente ou vapor. Normalmente apenas vegetais são 
branqueados antes do congelar. 
Emulsão
Líquido imiscível disperso em outro como microscópicas gotas. 
 Emulsificante: ↑estabilidade por ↓tensão superficial dos
componentes, formando um filme sobre 
cada gotícula dispersa, evitando a coalescência.
Problema: Emulsão água/óleo tende a se quebrar com o congelamento e descong.
Solução: Melhorar a homogenização.
Exemplos: creme de leite, sorvetes, manteiga, margarina, gema de ovo, sopas,
o próprio leite (antigamente comum).
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
2
04/08/2023
29
Espuma
Fase gasosa revestida por filme, semi-sólido e elástico, em meio líquido.
Problema: Instáveis principalmente no congelamento
Solução: Abaixar: - Tensão Superficial;
- Pressão de Vapor;
- Estocá-las a -18°C (impede redução de volume).
Coalescência
Rompimento do glóbulo disperso em um meio. 
Oxidação
Reação do oxigênio
com o meio. 
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
3
Dessecação (Desiccation)
Migração da água da superfíciedo produto para a atmosfera.
Pode ocorrer mesmo no produto embalado.
Queima pelo Frio (Freeze Burn)
Dessecação Ptos de Luz “Queima”
Injúria
Ruptura celular com danos irreversíveis (pressão osmótica)
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
11
4
Transição Vítrea (Glass Transition)
“A transição vítrea influencia enormemente a estabilidade resultante de alimentos 
congelados.” 
(Levine & Slade, 1990)
Conceitos Importantes para compreender a Refrigeração
Concentração 
Matriz
Viscosidade 
Congelamento
Fluido viscoso 
Estado Vítreo
Pto máxima
Concentração
Reduzida mobilidade molecular;
 Viscosidade muito alta.
Figura 6: Diagrama esquemático temperatura-concentração para solução aquosa de carboidrato.
Legenda:
• Tg – Temperatura de transição vítrea
• Tg’ – Temperatura de transição vítrea da solução 
concentrada ao máximo pelo congelamento 
• TmH2O – Temperatura de derretimento da água pura
• Tm’ – Temperatura necessária para causar colápso
mecânico e derretimento do gelo acima da
transição vítrea. 
• Wg’ – Quantidade de água descongelada 
Gelo e Vidro
Fração mássica de sólidos
Tm
H2O(0º C)
T’m
Tg’
Tg
Tg
H2O(-134º C)
Linha de Transição 
Vítrea (1012Pas)
Fase Vítrea
(supersatudada, amorfa, 
metaestável, não reativa) 
Fase Líquida
(estável, emborrachada, reativa) 
0% Wg Wg’ 100%
Saturação
(Linha eutética)
Máxima formação de gelo
Estado líquido 
supersaturado
Tg depende:
-Composição;
-Taxa de Congelamento. 
11
5
Tg
Fato: Muitos alimentos (carne, peixe, muitas frutas) têm Tg muito
baixo (-30 °C).
Estocá-los abaixo da Tg é inviável!
Alimentos contendo carboidratos podem ter formulação alterada
com aumento de sacarose e maltose o que aumenta a Tg.
Congelamento
União da água com demais compostos é muito mais
precária que no produto fresco.
Exemplo: Proteínas dos alimentos de origem animal se desnaturam.
11
6
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30
Coalescência
Problema: Gelo se forma e rompe a membrana do glóbulo de gordura
Solução: * Homogenização;
* Adição de: - certos óleos;
- agentes espessantes;
- cloreto de sódio (na faixa de 0.5 a 1.6%) ;
- açúcar.
Refrigeração + Meios 2arios
Objetivo: Minimizar efeitos prejudiciais e/ou ampliar tempo de estocagem
Exemplos: * ovos imersos em azeites minerais;
* pescados imersos em soluções salinas;
* glacês e coberturas com embalagens que reduzem evaporação e oxidação;
* embalagens com: - tratamento químico (difenil, p.ex.);
- aditivos bactericidas para armazenar pescados;
- antibióticos.
Interesse Atual:
É seguro?
É natural?
11
7
DINÂMICA DA 
REFRIGERAÇÃO
“RESFRIAMENTO / 
CONGELAMENTO”
11
8
RESFRIAMENTO
11
9
Sistema por compressão: remoção do Calor 
(pela Evaporação de fluido primário).
 Abaixamento de temperatura não é espontâneo!
2ª Lei da Termodinâmica
Sistema de Refrigeração
RESFRIAMENTO
Lado Frio
T <
Lado Quente
T >
Transferência de Calor Natural
CONDUÇÃO
AMBIENTES DESTINADOS A CONSERVAÇÃO A 
BAIXA TEMPERATURA
12
0
Isotérmicos:
Simplesmente isolados.
Refrigerados:
Isolados e com Sistema Descontínuo para 
produção de frio (fusão de água, fusão de 
soluções eutéticas, sublimação, vaporização do nitrogênio líquido).
Barcos pesqueiros, Vagões para transporte de carne, Aviões para transporte
de congelados, etc.
Câmaras Frigoríficas:
Isolados e com Sistema Contínuo de produção do “frio” 
(mecânico, por absorção, etc.)
Refrigeradores domésticos e comerciais, 
Câmaras e Transportes Frigoríficos.
Nosso foco na disciplina!!!
04/08/2023
31
MÉTODOS E EQUIPAMENTOS DE 
RESF./CONGELAMENTO 
12
1
 Congelamento em Túneis (Rápida Circulação de Ar):
 Túneis com Vagões;
 Túneis com Esteiras Transportadoras;
 Túneis com Elevadores.
 Congelamento em Banhos Líquidos:
 Contato Direto do Alimento com o fluido térmico;
 Sem Contato Direto do Alimento com o fluido térmico.
 Congelamento por Placas:
 Criogênicos:
 Contato Direto do Alimento com o fluido térmico líquido (N2 ou CO2);
 Contato Direto do Alimento com o fluido térmico vapor (N2 ou CO2).
produto
refrigerante
AR COMO MEIO DE 
TRANSFERÊNCIA DO FRIO
Armários
Túneis
Leitos fluidizados
CONGELAMENTO – TÚNEL DE 
CONGELAMENTO
Mais moderno: IQF –
pode embalar a granel e
depois re-embalar.
Mais popular: túnel com
ar forcado - com
velocidade suficiente
chega a ser leito
fluidizado. Temperatura do
ar: -37ºC ou menos.
Flofreezer FMC
IQF
12
4
Produtos não embalados – individual Quick
Freezing (IQF): ar forcado (esteira), leito
fluidizado, contato direto com o ar frio.
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32
IMPINGEMENT FREEZER
Demandas 
específicas da 
indústria de 
carnes (nugets):
qualidade, 
segurança, custo, 
investimento
IMPINGEMENT
CONGELADOR – PLACAS
Congelador de placas: em geral leva de 30 a 90 minutos
Bom para alimentos que possuem grandes superfícies
Pescados
Blocos de camarão (em desuso)
Polpas de fruta em embalagens flexíveis
CONGELADOR A PLACAS
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33
CONGELAMENTO – CRIOGÊNICO
Contato direto: nitrogênio (+ comum) ou ar líquido
ou gás carbônico liquido ou sólido (temperatura -
73ºC), ou diclorofluorometano R12 (temperatura de
–30ºC) – muito eficiente mas operacionalmente
caro.
CONGELADOR 
CRIOGÊNICO
CONGELAMENTO POR IMERSÃO
Imersão do alimento, embalado ou não, no meio 
refrigerante (ou aspersão do meio refrigerante)
• Propileno glicol, glicerol, cloreto de sódio, cloreto de 
cálcio, misturas de açúcares e sais
1
REFRIGERANTES PRIMÁRIOS E 
SECUNDÁRIOS
TOPICOS :
•Propriedades de substâncias puras
•Diagrama P x h
•Refrigerantes Primários / Secundários
•Classificação
•Propriedades
LinhaSucção
Linha descarga
Qcomp
Qcond
Qev
Compressor
CONDENSADOR
EVAPORADOR V.E.
Reserv. Líq.
Linha Líquido
A
A
B
C
ED
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE SISTEMAS DE 
REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO
Queda de pressão
Tepp10
↓T,FP
PERPE
O
in
2
25°C
25°C
Objetivo: Reduzir a temperatura (resfr/cong.) do produto
∆T = ??
Q=U.A. ∆T 
∆T = ??
Q=U.A. ∆Tml 
Fluido térmico
Refrigerante
TC / evaporador
Trocas de calor : sensível ou latente !!!!!!!!
>2°C
2°C
Meio de resfriamento:
Fluido térmico
Ar / Líquido
1 Atm
-35 C
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE SISTEMAS DE 
REFRIGERAÇÃO
SISTEMAS ABERTOS ( COM PERDA DE REFRIGERANTE ) :
15 Atm /
25 °C
RESERVATÓRIO
DE LÍQUIDO
DISPOSITIVO
DE EXPANSÃO 
∆p EVAPORADOR
Q=U.A.∆T
1 Atm / 
-35 C
VAP-SAT
Condições de
Equilíbrio
amônia
SATURADOS
3
Troca de calor : sensível
>10°C
10°C
Meio de resfriamento:
Fluido térmico
Ar / Líquido
∆T = ??
Q=U.A. ∆T 
Troca de calor : latente
10 Bar
/ 25°C - 30°C
1 Bar
Substância 
(refrigerante) “X”
0,05 Bar
/ ~ 5°C
∆T = 25 – 10 [°C]
1 Bar
/ 100°C ~ 5 °C / 
0,05 Bar
Água ( R-718 )
AR 25°C
ou água
vL
Saturação
PROPRIEDADES DE SUBSTÂNCIAS
VaporSólido
Líquido
Triplo
Critico
Temperatura [C]
P [Bar]
EQUAÇÕES DE ESTADO : (Ta-332) 
–Gases Ideais : p . V = n . R .T
–Gases Reais : p . V = Z . n . R .T
–Pressão de Vapor : ln psat = A - B / ( T + C ) [ Antoine ]
–Equação de Wagner : pressão de vapor com PR e TR
–Eq. de Rackett Modificada: volume molar de líquido
1
100C
Água
0,5
80C5 C
0,05
0 C
4
Super Crítico
PROPRIEDADES DE SUBSTÂNCIAS
P [Bar]
h [kJ/kg]
v [m3/kg]
S [kJ/kg.K]
T [°C]
Liq. Liq./Vapor Sat. Vapor Super Aquec.
x[%vapor]
C
isoentalpica
isobárica
DIAGRAMA DE MOOLIER
DIAGRAMA P x h :
T [C] S [kJ/kg.K]
P [Bar]
h [kJ/kg]
Liq. Liq./Vapor Sat.
Vapor 
Super 
Aquec.
x[%vapor]
Refrigerantes Primários
v [m3/kg]
C
5
Refrigerante Primário: água
EQUILÍBRIO DE ESTADOS
PRESSÃO CONSTANTE :
a
b
c
E1 E2
vapor super-aquec vapor saturado vapor e Liq.saturados
P
h[kJ/kg]
ac b
hc hb ha
P=cte
Substância “X”
E1E2
1 kg
1 kg 1 kg
xv
Vapor super-aquecvapor e Liq.
saturados
6
EXEMPLOS
P
h [kJ/kg]
R-1
R-2
R-3
R-4
Refrigerantes Primários
EXEMPLOS
Refrigerantes Primários
7
EXEMPLOS
h [kcal/kg]
ln Psat
ln PAMB
B A
TAMB
1 2
Refrigerantes Primários
T2
A
B
TAMB
PAMB
T1
B
A
Psat
Psat
T2T1CLASSIFICAÇÃO DOS REFRIGERANTES
1. REFRIGERANTES PRIMÁRIOS :
DEF.: TROCA DE CALOR COM MUDANÇA DE FASE :
– HIDROCARBONETOS HALOGENADOS : CFC ; HCFC, HFC
– HIDROCARBONETOS : COMPOSTOS ORGÂNICOS
– COMPOSTOS INORGÂNICOS: NH3 (R-717) , H2O (R-718)
– Outros: CO2 (R-744) , HFO (hidro-fluor-olefina)
2. REFRIGERANTES SECUNDÁRIOS :
DEF.: TROCA DE CALOR (sensível) SEM MUDANÇA DE FASE :
• SUBSTÂNCIAS PURAS (Água, óleos térmicos ....)
• SOLUÇÕES COM BAIXO PONTO DE CONGELAMENTO (ex.: solução 
alcoólica, etanol, propileno-glicol, etileno-glicol)
8
REFRIGERANTES 
PRIMÁRIOS
REFRIGERANTES PRIMÁRIOS
•CARACTERÍSTICAS :
– (não) EXPLOSIVA; TÓXICA ; INFLAMÁVEL
–HALOGENADOS ( com Cl , F ) ; NÃO HALOGENADOS ( sem Cl , F ) 
•SELEÇÃO :
– Condições de Operação : Aplicações ( pressão, temperatura ) : 
•PMAX ( TUBULAÇÕES E EQUIPAMENTOS MAIS ROBUSTOS ) 
•PMIN > PATM ( EVITAR VAZAMENTOS PARA O INTERIOR ) 
– Porte do sistema
– Compatibilidade de materiais ( cobre / aço carbono )
– Estabilidade
– Identificação em vazamentos
– Custo
– Lubrificação : tipo de óleo (sintético ou mineral)
– Influência no meio ambiente (GWP, ODP)
– Propriedades termodinâmicas : melhor funcionamento do sistema de 
refrigeração ( ∆ho ; Pmin, Pmax, Tev, Tcond, deslocamento volumétrico; C.O.P. )
–Volume Específico : Capacidade Volumétrica do Compressor
9
REFRIGERANTES PRIMÁRIOS - HALOGENADOS
CARACTERÍSTICAS :
– INODORO
– MISCÍVEL EM ÓLEO == USO DE SEPARADORES DE ÓLEO
– ATÓXICO
COMPOSIÇÃO QUÍMICA :
Cx . Hy . Fz . Clm . BrK
– Maior estabilidade : maior quantidade de Cloro
– Baixa toxicidade : morte por asfixia
– 1 Cloro = destroi 2.000 moléculas de Ozone = PROBLEMA ECOLÓGICO
TRATADOS DE MONTREAL / KIOTO / PARIS:
– EXTINÇÃO DO CLORO EM FLUIDOS FRIGORÍGENOS
– R-12 até ano 2000 ; R-22 .......
10
Fatores Ambientais :
INDICADORES:
GWP (Potencial ou índice ao aquecimento global) 
ODP (Potencial ou índice à destruição da camada de ozônio),
Protocolo de Montreal : Restringe o uso de halogenados 
a partir de 2010 devido ao seu alto ODP)
Fatores Ambientais : Características relativas ao meio 
ambiente de fluidos refrigerantes
11
Meta de redução de HCFC em países em desenvolvimento
12
Degradação da 
camada de ozônio 
até 95% inferior ao 
CFC, 
RETROFIT
Def.: Conversão (atualização) de equipamentos que
contêm HCFCs para operar com novos fluidos
refrigerantes, que não degradam a camada de ozônio.
Objetivos:
- Manter desempenho e capacidades similares;
- Deve operar em condições próximas de T e P;
- Manter a compatibilidade de materiais (vedações; cobre;
alumínio);
- Garantir a miscibilidade e compatibilidade com óleo
lubrificante presente (óleo mineral, Poliol Ester ou Alquil
Benzeno)
13
Refrigerantes substitutos
Refrigerantes substitutos
14
NOMENCLATURA - FÓRMULAS : ( HALOGENADOS )
i ) R-xy : ( BASE NO METANO : C H4 )
Exemplo : 
– R-12 = C F2 Cl2 ; R-22 = C H F2 Cl ; 
– R-23 = C H F3 ; 
REGRA : 
–x = número de Hidrogênio + 1
–y = número de Fluor
–o resto até 4 ligações completa-se com Cloro
ii ) R-xyz : ( BASE NO ETANO : C2 H6 )
Exemplo : 
– R-113 = C2 F3 Cl3 ; R-115 = C2 F5 Cl
– R-142 = C2 H3 F2 Cl ; R-160 = C2 H6 Cl
REGRA : 
– x = número de Carbono + 1
–y = número de Hidrogênio + 1
–z = número de Fluor
–o resto até 6 ligações completa-se com Cloro
OUTROS
MISTURAS AZEOTRÓPICAS ( Série 500 )
R-501 = 85 % de R-22 e 15 % de R-12 
SUBSTITUTOS : ( “Retrofit” )
–R-134a [ C H2 F . C F3 ] em substituição R-12 [ C Cl2 F2 ]
–propriedades físicas e termodinâmicas semelhantes;
–R-408 OU R-404 em substituição do R-502
REFRIGERANTE : NÃO HALOGENADOS
ORGÂNICOS ( Série 600 ) :
–BUTANO (C4 H10 ) = R-600; ISO-BUTANO = R-600a
INORGÂNICOS ( Série 700 ) :
–CO2 = R-744 ;
–AMÔNIA = R-717
15
Faixa de Temperaturas de Aplicação (evaporação)
alta média baixa
Faixa de Temperaturas de Aplicação (evaporação) cont.
alta média baixa
16
Faixa de Temperaturas de Aplicação cont.
alta média baixa
17
OUTROS REFRIGERANTES: [ N H3 ] = R-717
CARACTERÍSTICAS :
•IMISCÍVEL EM ÓLEO
•TÓXICO a alta concentração
•FÁCIL DE DETECÇÃO
•ÓTIMAS PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS ( ↑ ∆hev)
•REAGE COM COBRE
•BARATO
•USO EM SISTEMAS DE GRANDE PORTE
•SEPARADOR DE ÓLEO INDISPENSÁVEL;
•EVAPORADOR, COLETOR DE LÍQUIDO E OUTROS;
•RESERVATÓRIOS : DRENAGEM DE ÓLEO ( MANUAL );
•SE BOA SEPARAÇÃO  POUCO ÓLEO  MENOR VELOCIDADE 
 MENOR ∆P
18
Dados do Cool Pack para sistema expansão seca e 
resfriador intermediário fechado do refrigerante R-717
Comparação entre 
coeficiente de 
performance (COP) dos 
refrigerantes
DOWNLOAD
•CoolPack version 1.50
•Pack Calculation Pro
•Other Refrigeration Software
http://en.ipu.dk/Indhold/refrigeration-and-energy-technology/coolpack.aspx
19
Eficiência Termodinâmica (comparações de Refrigerantes)
Gráfico P x H para expansão seca do refrigerante R-717
Gráfico P x H para expansão seca do refrigerante R-22
Gráfico P x H para expansão seca do refrigerante R-134a
Softwares: CoolPack
Grafico PxH
[ -40 / +35C]
∆H=1300 kJ/kg
∆H=200 kJ/kg
∆H=180 kJ/kg
REFRIGERANTES 
SECUNDÁRIOS
20
REFRIGERANTES SECUNDÁRIOS
Tcongel
Conc. da Solução [%]
-114
0,0
0,0 100
REFRIGERANTES SECUNDÁRIOS :
–SOLUÇÕES A DIFERENTES 
CONCENTRAÇÕES 
–VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DE 
CONGELAMENTO
EXEMPLOS DE SOLUÇÕES de:
–CLORETO DE CÁLCIO
–CLORETO DE SÓDIO
–ETILENO GLICOL
–PROPILENO GLICOL
–ETANOL
–água
10°C
Troca de calor : sensível
Meio de resfriamento:
Fluido térmico
Ar / Líquido
Q=U.A. ∆T 
1 Bar
/ 0°C
Substância ou solução 
(refrigerante Sedundário) “X”
~ 1 Bar
/ ~ 5°C
∆T = 25 – 10 [°C]
0,0
5,0
10,0
25,0
Ar 25°C Ar 10°C
Área
primário
21
Softwares: CoolPack
22
Próxima Aula:
CICLOS DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO
• DE SIMPLES ESTÁGIO E 
• DE DUPLO ESTÁGIOS
1
CARGA TÉRMICA / CÂMARAS
• TOPICOS :
▫ TIPOS ambientes; 
 Câmaras ou túneis; 
 Câmaras de estocagem; 
 ambientes de operação (ante-câmara ou sala de processos)
▫ CONSTRUÇÃO: Painel / alvenaria
▫ DIMENSIONAMENTO, ISOLAMENTO E OPERAÇÃO;
▫ CARGA TÉRMICA :
 CONGELAMENTO;
 RESFRIAMENTO;
 ESTOCAGEM DE ALIMENTOS ;
• BIBLIOGRAFIA:
ASHRAE Refrigeration / Fundamentals
NEVES Fº, L.C. (2000) - "Refrigeração e Alimentos". UNICAMP-FEA / IBF, 392p.
Refrigeração Industrial ( Stoecker & Jabardo)
Catálogos: SÃO RAFAEL, DÂNICA
2
TÓPICOS ANTERIORES:
• Efeitos da redução de temperatura nos alimentos;
• Conceitos básicos de refrigeração e transferência de calor
• Refrigerantes
PRÓXIMOS TÓPICOS:
• Câmaras frigoríficas / Carga térmica
• Ciclos frigoríficos
▫ O sistema de compressão;
▫ A termodinâmica do ciclo frigorífico;
▫ Sistema de duplo estágio
▫ Sistema Central / individuais
TIPOS DE AMBIENTES ACONDICIONADOS 
- CÂMARAS FRIGORÍFICAS
Câmaras de resfriamento 
e estocagem
Câmaras de congelamento 
e estocagem
Câmaras estocagem
de congelados
Câmaras estocagem de 
resfriados
Ante câmara Sala de Processos
Conforme os níveis de Temperaturas :
Baixa Temperatura: -18 °C A 0 °C (congelados)
Média Temperatura: 0 a 15 °C (resfriados)
Alta Temperatura: > 15 °C : (climatização)
Sala de Conforto térmico
Baixíssima Temperatura: T < -18 °C (super-gelados) :
Túneis de 
congelamento
Túneis de 
resfriamento
3
CARGA TÉRMICA  Capacidade Frigorífica
Diferença de capacidades frigoríficas entre estocagem e congelamento
ESTOCAGEM DE 20 TONELADAS DE PRODUTO A –25 °C 
CONGELAMENTO DE 1 TONELADA DO PRODUTO POR HORA A –25 °C
4 HP
2.500 kcal/h
100 HP
100.000 kcal/h
Ambiente condicionado para Estocagem /
”Resfriamento” / ”Congelamento Frigorificado”
NÍVEIS DE ESTOCAGEM :
Baixíssima Temperatura: T < -18 °C (Super-gelados)
Baixa Temperatura: -18 °C A 0 °C (Congelados)
Média Temperatura: T > 0 °C (Resfriados)
DIMENSÕES DE CÂMARAS :
FATORES QUE INFLUENCIAM:
Tipo de recepção e embarque;Tipo de produto;
Quantidade de produto;
Período de estocagem;
Necessidade de paletização
PÉ DIREITO :
H = 7 a 9 m ⇒ Uso de Empilhadeira;
H = 3 a 4 m ⇒ Movimentação Manual;
EMBALAGEM:
Normas de Empilhamento ;
Padronização ⇒ Economia na
Movimentação e Transporte;
Estivas/ Paletes/ Posições em estantes
4
5
TIPOS DE CONSTRUÇÃO DE CÂMARAS :
· ALVENARIA :
· Sem vigas voltadas para o interior;
· Paredes, teto e piso: desempenados;
· Aplicação do isolamento.
PAINEIS ( PRÉ-FABRICADO ) :
· Isolante entre chapas;
· Facilidade de montagem / 
relocação;
· Menor tempo e mão-de-obra para
montagem.
6
PAINEIS ( PRÉ-FABRICADO ) :
7
PISO :
· Prevenção de lençois freáticos;
· Lajes de concreto para resistência
mecânica;
· Câmara a baixas temperaturas :
• circulação de ar externo (manilhas no
piso)
•Aquecimento do piso ( fluido térmico )
TETO :
· Ventilação externa;
· Proteção da incidência solar direta;
FIAÇÃO E TUBULAÇÃO :
· Evitar mais rompimentos da barreira de
vapor;
· Ex.: conduítes com vedação plástica
ILUMINAÇÃO :
· Necessária para identificação;
· Lâmpadas protegidas com globos;
PORTAS :
· Depende das condições de 
operação e tráfego;
· Aquecimento em torno dos
batentes (câmaras de baixa
temperatura );
tipos :
· manual / elétrica;
· giratória / de correr;
· Uma folha / duas folhas
ANTE-CÂMARA :
Depende das condições de operação:
· Tempo de expedição;
· Temperatura do produto;
· Condições ambientais : +10 °C
· Reduzir entrada de ar quente e úmido;
· Evitar formação de gelo no 
evaporador :
· ⇑ TCÂMARA e ⇑ TPRODUTO
· ⇑ Degelo
8
-25 °C
-25 °C
-25 °C
-25 °C
10 °C
10 °C
Docas
Expedição
Redução de 50% do 
calor por infiltração
9
ISOLAMENTO TÉRMICO
SE SUB-DIMENSIONAMENTO DO 
ISOLAMENTO, ENTÃO:
· Carga térmica adicional por 
transmissão:
-Maior capacidade do sistema de refrigeração
-Maior evaporador
· Oscilação da temperatura da câmara:
-Maior circulação de ar;
-Maior potência do ventilador;
-Maior dissipação de calor pelo ventilador.
· Condensação no lado externo da 
parede :
TPAREDE_EXTERNA > TPONTO_ORVALHO
10
11
Carga térmica
• A carga térmica define a capacidade do sistema;
Projeto Frigorífico ⇒ Carga Térmica
12
• PROBLEMA PROPOSTO:
▫ QUAIS AS DEMANDAS TÉRMICAS ENVOLVIDAS NA 
APLICAÇÃO?
▫ QUAIS AS CARACTERÍSTICAS DA CÂMARA PARA 
ESTOCAR “x” QUANTIDADE DE PRODUTOS?
▫ QUAL CAPACIDADE DO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO 
DEVE SER ESPECIFICADO E CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO?
▫ QUAIS AS DIFERENÇAS DE CÂMARA PARA ESTOCAGEM 
DE PRODUTOS CONGELADOS E RESFRIADOS?
Carga térmica == Capacidade Frigorífica
Carga térmica 
=
Demanda térmica 
Capacidade 
Frigorífica
13
Carga térmica
• Para o cálculo da carga térmica ou da capacidade 
frigorífica do sistema (Qe) necessita-se conhecer:
▫O calor transferido através das paredes, piso e teto;
▫O calor relativo à infiltração de ar;
▫O calor relativo ao produto;
▫O calor misto (pessoas, iluminação, empilhadeira, etc)
CARGA TÉRMICA
DEFINIÇÃO : COMPOSIÇÃO DAS POTÊNCIAS TÉRMICAS ENVOLVIDAS
NA APLICAÇÃO A SER REMOVIDA PARA MANUTENÇÃO DAS
CONDIÇÕES DE TEMPERATURA
EVAPORADOR
Q1
Q5
Q6
Q1
Q1
Q1
Q3
Q4
Q7
Q2
EXEMPLO : CÂMARA 
FRIGORÍFICA /RESFRIAMENTO
Q1 = Fluxo de Calor por Condução;
Q2 = Taxa de Dissipação de Calor por
Equipamentos
Q3 = Taxa de Dissipação de Calor por
Pessoas
Q4 = Taxa de Calor por Troca de Ar
“Frio” por “Quente”
Q5 = Taxa de Dissipação de Calor pelo
Produto/embalagem
Q6 = Taxa de Dissipação de Calor de
Respiração de Frutas
Q7 = Taxa de Dissipação de Calor pela
Iluminação
14
CARGA TÉRMICA
q1 = Fluxo de Calor por Condução (6 faces);
Q2 = Taxa de Dissipação de Calor por Equipamentos
Q3 = Taxa de Dissipação de Calor por Pessoas
Q4 = Taxa de Calor por Troca de Ar Frio por Quente (Infiltração)
Q5 = Taxa de Dissipação de Calor pelo Produto/embalagem
Q6 = Taxa de Dissipação de Calor de Respiração de Frutas
Q7 = Taxa de Dissipação de Calor pela Iluminação




h
kcal∑+=
•
iQAqq ).( 1
FATOR DE SEGURANÇA :
DEPENDE DA CONFIABILIDADE DOS DADOS : 5 A 10 % QTOTAL
BASE DE 24 HORAS : 
TOTALQQ .10,10 =
Q8 = Taxa de Calor por Troca de Ar
Frio por Quente (RENOVAÇÃO)
CARGA TÉRMICA
CARGA TÉRMICA (Método Diário) = NECESSIDADE DA APLICAÇÃO :
“Q0” EM [ kcal / h ] ou [ kcal / 24 h ]
FATORES DE ESTUDO PARA O DIMENSIONAMENTO DE SIST. FRIGORÍFICO
CLIMA :
•T.C. EXTERNO OU INTERNO;
•CONDIÇÕES DE CONDENSAÇÃO
•TBS ( MÉDIA DO MÊS MAIS QUENTE );
•TBU OU U.R.
ÁGUA :
•DISPONIBILIDADE / QUANTIDADE;
•TMAX E MÉDIA DO MÊS MAIS QUENTE;
•ORIGEM (NATURAL, MUNICIPAL)
ENERGIA :
•DISPONIBILIDADE
•TARIFAÇÃO; QUANTIDADE MÁX. FORNECIDA;
PRODUTO :
•TIPO DE PRODUTO (CARACTERÍSTICAS FÍSICAS);
•QUANT. DISPONÍVEL; MOVIMENTAÇÃO (T / DIA);
•SAZONALIDADE E ALTERNATIVAS DE OUTROS
PRODUTOS;
•TEMPERATURA DE RECEBIMENTO DO PRODUTO;
•EMBALAGEM;
•TIPO DE ACONDICIONAMENTO ( ESTIVAS, GRANEL,
PALETIZAÇÃO)
LOCAL :
•LOCALIZAÇÃO (REGIONAL E MUNICIPAL);
•DIMENSÃO; ADEQUAÇÃO; PLANEJAMENTO
15
CARGA TÉRMICA
MÉTODO PARA ESTIMAR A CAPACIDADE DO SISTEMA ( Csist = Q0 )
A) TRANSMISSÃO DE CALOR POR CONDUÇÃO (TRANSMISSÃO) :
( FLUXO DE CALOR POR CONDUÇÃO PELAS PAREDES = ∆T = (TEXT -TINT)
( )24... INTEXT TTAUq −=
•
[ ][ ] 






=



h
h
Cm
Cmh
kcal
h
kcal
24
...
.24
2
2
o
o
∑ ∑∑ +⇑+
==⇓
INTPEXTi RRRR
U
11
OBSERVAÇÃO: ⇑ espessura do isolamento
.._ ORVPEXTP TT ≥
ii
i
e hk
e
k
e
hU
111
++++= L
 Onde:
he: coeficiente de convecção do ar externo;
e: espessura do tijolo, ou bloco, etc;
k: condutividade térmica dos tijolo;
ei: espessura do isolante;
ki: condutividade térmica do isolante;
hi: coeficiente de convecção do ar interno.
Método Diário:
Base 24 h
TP_EXT
TP_INT
q
Espessura
TEXT
TINT
PERFIL DE TEMPERATURA:
T
x
[ ]2......8........6 mhkcalAA
q
= Validar !
Carga térmica de transmissão
• Temperatura de orvalho do lado externo: .._ ORVPEXTP TT ≥
Ambiente:
32,5°C / 56% UR
16
Carga térmica de transmissão
• A seleção do isolante térmico depende:
▫ Da condutividade térmica;
▫ Densidade;
▫ Economia;
▫ Risco de fogo (inflamabilidade);
▫ Odores e vapores indesejáveis;
▫ Facilidade de instalação;
▫ Resistência à decomposição, a insetos e microrganismos.
Carga térmica de transmissão
Propriedades Poliestireno 
expandido
Poliuretano 
expandido
Densidade (kg/m3) 10-30 40
Condutividade témica (kcal/mhoC) 0,030 0,020
Resistência a passagem de água boa boa
Resistência a difusão do vapor em 
relação ao ar parado (%)
70 100
Segurança ao fogo pobre pobre
Resistência à compressão (kgf/m2) 2000 3000
Custo baixo alto
Isolamento térmico
17
ESPESSURA ÓTIMA ( MÉTODO PRÁTICO ) :
FLUXO DE CALOR :
ONDE :
· 6 kcal / h.m2 ⇒ TEMPERATURAS BAIXAS (Câmaras de congelados)
· 8 kcal / h.m2 ⇒ TEMPERATURAS MÉDIAS (Câmaras de refrigerados)
ANÁLISE DE CUSTOS
( ANÁLISE GLOBAL ) :
SELEÇÃO DA ESPESSURA
ÓTIMA DE UM ISOLANTE:
[ ]2......8........6 mhkcalAA
q
=
Carga térmica de transmissão
CUSTO DE REFRIGERAÇÃO
CUSTO DE ISOLAMENTO
CUSTO DE 
INVESTIMENTO E 
OPERAÇÃO
CUSTO 
TOTAL
εÓTIMA ESPESSURA DO ISOLANTE
Carga térmica de transmissão
A.1. ) TEMPERATURA EXTERNA : ( AR LIVRE )
( DEPENDE DA MICRO-LOCALIZAÇÃO DA INSTALAÇÃO )
SE CÂMARA DE CONGELAMENTO 
PROBLEMAS NO PISO !!
TEXT
T1 TEXT= T1
T1
TEXT
Tbu = T3
T1 = T3 = TEXT
T3 = TEXT
TEXT
T1
 A carga térmica por transmissão é 
calculada através de cada uma 
das paredes a cada ∆T; 
 Paredes com materiais diferentes 
têm U diferentes;
- Ventilação sob o piso (manilhas)
- Aquecimento do piso (serpentina com glicol)
18
Carga térmica de transmissão
A.2. ) TEMPERATURA EXTERNA DE PAREDE
HÁ CORREÇÕES : ( DEPENDE DA POSIÇÃO DA PAREDE )
i) SEM INCIDÊNCIA DIRETA DE RAIOS SOLARES :
TP_EXT = TBS ( SEM CORREÇÕES )
ii) COM INCIDÊNCIA DIRETA DE RAIOS SOLARES :
COR DA 
SUPERFÍCIE
ORIENTAÇÃO
LESTE OESTE NORTE TETO
ESCURA 5 5 3 11
MÉDIA 4 4 3 9
CLARA 3 3 2 5
jtotal
qQ ∑=
( )jjjj TTAUq +∆= 1..
S
O L
N
CORREÇÃO DO ∆T OU TP_EXT ⇒ ∆TF = ∆T + TCORR
SUL ??? PISO ???
Carga térmica de infiltraçãoB) TROCA DE AR (INFILTRAÇÃO):
i ) ABERTURAS DE PORTAS E 
INFILTRAÇÃO : 
· TROCA DE AR FRIO POR AR QUENTE.
· EX.: RESFRIADOR DE LÍQUIDO = 
INEXISTENTE;
· AMBIENTE CONDICIONADO: EM SALAS DE 
PROCESSOS COM RENOVAÇÃO, E 
VENTILAÇÃO.
ii) POR ABERTURA DE PORTA :
. ESTIMATIVA DA TROCA DE AR 
(EXPERIÊNCIA DE APLICAÇÕES 
SEMELHANTES ) :
· FREQUÊNCIA; DURAÇÃO;
· TAMANHO DA PORTA / VOLUME DA 
CÂMARA;
( )NhhVQ INTAREXTAR
QUENTEAR
CAM .. __
_
−=
υ
Volume 
Interno [ m3]
Troca de ar 
por 24 h ( N )
10 31
20 21
30 17
40 14
50 13
100 9
150 7
200 6
250 5
500 4
750 3
1000 2,5
1250 2
1800 1,7
2400 1,4
CÁLCULO DA ENERGIA 
PARA “N” ABERTURAS : 
5 t(C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50
W(kg/kg)
0.01
0.02
0.03100 rh(%) 75 50
h(kJ/kg) 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.8 v(m^3/kg) 0.85 0.9
D:\DOWNLOAD\PSYDEMO\Default.psy
Pressure 101.3 kPa 
A
B
∆h
19
Umidade Absoluta
CARTA PSICROMÉTRICA
CARGA TÉRMICA
( )NhhVQ INTAREXTAR
QUENTEAR
CAM .. __
_
−=
υ
5 t(C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50
W(kg/kg)
0.01
0.02
0.03100 rh(%) 75 50
h(kJ/kg) 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.8 v(m^3/kg) 0.85 0.9
D:\DOWNLOAD\PSYDEMO\Default.psy
Pressure 101.3 kPa 
INTARh _
EXTARh _
QUENTEAR _υ
EXT
INT
20
Carga térmica por infiltração
• O cálculo de carga térmica por infiltração, para “n” aberturas, em 24 h 
se dá pela seguinte expressão:
▫ V = volume interno da câmara;
▫ ν = volume específico do ar externo;
▫ n = número de troca de ar em 24h.
( )NhhVQ INTAREXTAR
QUENTEAR
CAM .. __
_
−=
υ
Carga térmica por infiltração / renovação
?? Câmaras de estocagem:
- Etileno
- CO2
- AROMAS
Tabela de
renovação de ar
(Conforto térmico)
(ASHRAE – American Society of Heating 
Refrigerating and Air Conditioning Engineering, 
Guide an Data Book).
21
CARGA TÉRMICA
C) PRODUTO
C.1.) CALOR DE RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO :
T. inicial; Qtde. produto;
propriedades termo-físicas: Cp, Xi
calor latente; Tin_cong.;
A) CÁLCULO DO CALOR REMOVIDO DO PRODUTO
i) Calor sensível removido no resfriamento :
ii) Calor sensível removido até início de congelamento :
iii) Calor latente removido no congelamento (água congelavel):
iv) Calor sensível removido abaixo do ponto de congelamento :
).(. 21 TTCpMq PRODi −=
).(. _1 CONGINICIOPRODii TTCpMq −=
.. CONGELPRODiii LMq =
).(. 2_. TTCpMq CONGINICIOCONGPRODiv −=
Carga térmica
30C
20 C
10C0 C
-30 C
-20 C
-15 C
-10 C
-2 C10%
30%
50%
70%
85%
90%
% DE ÁGUA CONGELADA
Água [ % ]
70 75 80
h3
h2
h3
Entalpia
[kcal/kg]
B) MÉTODO GRÁFICO: CALOR
REMOVIDO DO PRODUTO
Diagrama de Entalpia em Função 
da Porcentagem de Água e 
Temperatura para Carne 
Magra
22
Carga térmica
Carga térmica do produto
• Propriedades térmicas dos alimentos
Produto T (início cong.oC) Água 
(%)
Cp (kcal/kgoC) Cp* 
(kcal/kgoC)
L (kcal/kg)
Abacaxi -1,4 85,3 0,88 0,45 68
Pêra -2,0 83,5 0,86 0,45 65
Carne -1,7 60-77 0,7-0,8 0,39-0,43 50-62
Frango -2,8 74 0,80 0,42 60
Salmão -2,2 64 0,72 0,39 52
Camarão -2,2 76 0,84 0,44 66
Sorvete -6 63 0,70 0,39 49
Gema líq. -2,2 55 0,65 0,36 45
23
CARGA TÉRMICA
C) CÁLCULO DO CALOR REMOVIDO DO PRODUTO COM TEMPO DE
RESFRIAMENTO DESEJADO
• CASO NORMAL : Equipamento dimensionado para carga do produto
distribuída no tempo total de resfriamento.
•
• INÍCIO: ⇑ ∆T (PRODUTO/AMBIENTE)
• TÉRMINO: ⇓ ∆T (PRODUTO/AMBIENTE)
• CASO : Com Tempo De Resfriamento Desejado:
• Por exemplo:
• NOVA CAPACIDADE DO SISTEMA:
24.
).(. 21
TORESFRIAMEN
PROD
t
TTCpM
q
−
=
24.
20
).(. 21 TTCpMq PROD
−
=
).(..2,1 21 TTCpMq PROD −=
Carga térmica: CALOR DE RESPIRAÇÃO (VEGETAIS Refrigerados):
Para frutas e hortaliças considera-se o calor produzido pelo metabolismo 
(vivos) para resfriamento/estocagem - calor de respiração é f(T):
▫ R = calor de respiração (kcal/t. 24h)
▫ m = massa (t)
[ ] ( ) 


=



hton
kcal
m
h
kcal
Q prodr 24.
TR ton
24
T C 
embp
∆= embemb mQ
Calor de 
Respiração: R 
[ kcal/t.24 h]
Temperatura 
[ C ]
208 0,0
230 0,2
321 1,0
775 5,0
3040 25,0
t 
Carga térmica: Calor da embalagem (primárias, secundárias, 
estocagem):
Cp = 0,67 kcal/kgoC madeira
Cp = 0,45 kcal/kgoC papelão
O2 + CARBOHIDRATO ⇒ Qresp + H2O + CO2
24
Carga térmica do produto
• Calor de respiração
Frutas e 
hortaliças
Calor de Respiração R (kcal/t . 24h)
0oC 2oC 5oC 10oC 15oC 20oC
Abacaxi - - 826-937 1361-1461 1562-1663 1713-1841
Pêssego 262-393 363-453 524-847 1310-1915 1814-2721 2923-1613
Banana - - 826-1209 1361-2419 1814-3427 2016-5040
Maçã 201-358 292-433 322-655 857-1260 1109-1915 1209-2520
Alface 655-806 706-907 857-1058 1462-2117 2268-3931 5242-7056
Couve 958-1310 1209-1411 1532-1813 3226-3780 5393-6098 8064-9072
Cenoura 202-585 454-706 535-806 655-907 1512-2016 1865-2822
Carga térmica mista
• Carga mista são provenientes de outras fontes:
▫ Iluminação;
▫ Motores dos ventiladores;
▫ Motores das empilhadeiras;
▫ Pessoas (atividades);
25
Carga térmica mista
• Carga proveniente da iluminação:
▫ Quanto maior a intensidade da lâmpada ⇒ maior a carga térmica;
▫ Normalmente se considera: 260 kcal/h p/ cada 100 m2 de câmara, 
ou 100W p/ 30m2 (Norma MB-10).
• Calor dissipado [ kcal/h ] para diferentes tipos de lâmpadas e 
intensidade luminosa
Intensidade 
(lux)
Vapor de 
mercúrio
Fluorescente Sódio Incandescente
75 5,0 6,7 2,3 15,3
125 8,3 11,1 3,8 25,4
250 17,0 22,2 7,6 50,7
Carga térmica mista
• Carga proveniente de motores:
▫ A carga proveniente de empilhadeiras, irá depender do motor,
hoje em dia as empilhadeiras à combustão estão sendo
substituídas pelas elétricas.
• Carga proveniente de motores elétrico (ventiladores e
empilhadeiras)
MOTOR [ HP ] kcal/h por HP
1/8 a 1/2 1070
1/2 a 3 930
3 a 20 740
26
Carga térmica mista
• Carga proveniente de pessoas:
▫ O calor proveniente de pessoas depende do número, da 
movimentação ou tipo de atividade, da roupa e da temperatura.
• Calor equivalente de uma pessoa em baixa atividade no espaço 
refrigerado
TEMPERATURA [ °C ] kcal / h
10 180
4 210
-12 300
-24 350
Carga Térmica
FATOR DE SEGURANÇA :
DEPENDE DA CONFIABILIDADE DOS DADOS : 5 A 10 % QTOTAL
BASE DE 24 HORAS :
TOTALQQ .10,10 =
27
CARGA TÉRMICA
I) CARGA TÉRMICA “FINAL” :
O EQUIPAMENTO NÃO FUNCIONARÁ AS 24 h / DIA;
REDISTRIBUIR EM 16 A 22 HORAS ( TIPO DE DEGELO ):
OBSERVAR:
TEMPO DE RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO
SISTEMA FRIGORÍFICO SUPER-DIMENSIONADO ( APÓS TEMPERATURA ALCANÇADA )
MAIOR INVESTIMENTO FIXO E VARIÁVEL
CONTROLE DE CAPACIDADE
TIPO DE DEGELO
HORAS DE FUNCIONAMENTO 
DO SISTEMA FRIGORÍFICO
NATURAL 16 HORAS
COM RESISTÊNCIA ELÉTRICA 20 A 22 HORAS
COM GÁS QUENTE 18 A 20 HORAS
[ ] [ ]
h
kcal
ha
hQ
QFINAL 22....16
240=
00 .1,1.........5,1 QaQQFINAL =
CARGA TÉRMICA
APLICAÇÕES DE RESFRIAMENTO / CONGELAMENTO
CÂMARA ( TÚNEL ) DE CONGELAMENTO / RESFRIAMENTO :
Predomina o calor removido para reduzir a temperatura do produto de t1 → t2
CÂMARA DE ESTOCAGEM :
Predomina o calor removido para iluminação, pessoas, motores
(empilhadeira, ventiladores), aberturas de porta, condução de calor pelas
paredes.
COMPARAÇÃO DA CARGA TÉRMICA :
CÂMARA ( TÚNEL ) DE
CONGEL. / RESFRIAMENTO >>>
CÂMARA DE
ESTOCAGEM
28
CARGA TÉRMICA
EXEMPLO: DIFERENÇA ENTRE ESTOCAGEM E CONGELAMENTO
ESTOCAGEM DE 20 TONELADA DE PRODUTO A –25 °C 
CONGELAMENTO DE 01 TONELADA DO PRODUTO POR HORA A –25 °C
4 HP
2.500 kcal/h
100 HP
100.000 kcal/h
Exemplo de Câmara de resfriamento (com degelo):
Fonte de Carga Térmica Q (kcal)/24h
Transmissão 12000
Infiltração 24000
Produto 96000
Mista :
• Iluminação 4000
• Pessoas 6000
Sub-Total (1) 142000
Ventiladores (10%) 14200
Sub-Total (2) 156200
Segurança (10%) 15620
Total [ kcal / 24 h ] 171820
Capacidade frigorífica horária [ kcal/ h ] 7159,16
Capacidade frigorífica em 18h de operação [ kcal /h] 9545,55
29
Exemplo do Câmara de resfriamento com degelo:
Transmissão
7%
Infiltração
14%
Produto
56%
Iluminação
2%
Pessoas
4%
Ventilação
8%
Fator de 
Segurança
9%
Carga térmica
Exercício de carga térmica• Um navio pesqueiro resolveu investir em uma instalação frigorífica que possa sustentar os
peixes abatidos em alto mar. Você foi contratado para executar a engenharia (fornecer a base
de cálculos) da instalação frigorífica. Os investidores passaram os seguintes dados:
▫ A câmara irá estocar 100 t de peixe, a carga diária será de 50 t. Os peixes entrarão a aproximadamente 20
oC e ao final de 24 h estarão a -5 oC.
▫ A temperatura externa à câmara (no porão do navio) será de 18 oC (UR 60%) e a interna de -5 oC (UR 85%).
▫ A câmara deverá ter 20 m de comprimento x 10 m de largura e 3 m de altura.
▫ As paredes, teto e piso serão de folhas de PVC com núcleo isolante em PUR (Poliuretano) injetado, com
condutância térmica de 0,025 kcal/hm2oC. O coeficiente de película do ar interno e externo será de 7
kcal/hm2oC.
▫ Determine:
 a) Carga térmica de transmissão: neste caso considere que a câmara, de paredes claras, se encontra no
centro do porão com 4m de pé direito.
 b) Infiltração;
 c) Iluminação: considere que em cada 30 m2 de teto há 100 W (86 kcal/h)e que o período de iluminação
seja de 8 horas por dia;
 d) Produto: utilizando o Diagrama de Mollier para peixe magro com 83% de conteúdo de água determine a
carga térmica total proveniente do produto e indique a carga térmica diária durante três dias e acrescente
ao valor da carga térmica 10% referente à embalagem; (ou, dado cp atum = 0,7 e 0,40 kcal/kg.
oC)
 e) Carga mista: pessoas – considerar 2 pessoas trabalhando durante 8h/dia e suponha que cada uma
representa 250kcal/h;
 g) Monte o quadro geral considerando ainda 10% de carga proveniente dos ventiladores dos evaporadores
e mais 10% de segurança.
Lista de Refrigeração
1. Quais os benefícios para os vegetais quando é realizado um resfriamento
um resfriamento rápido e com o menor de espera possível? (1,0)
Resposta: Os benefícios são: retenção de nutrientes (resfriamento preserva
nutrientes que são sensíveis ao calor), melhoria de textura (mantém a textura
crocante e firme dos vegetais, como por exemplo do brócolis que pode ficar
murcho se não forem resfriados após a colheita), controle de bactérias e
microrganismos (ajuda a reduzir o crescimento de bactérias e
microrganismos nos vegetais), preservação da qualidade (reduz a atividade
enzimática e a taxa de respiração).
2. Quais os efeitos para o produto quando se tem quebra da cadeia do
frio?
Resposta: A deterioração da qualidade (as flutuações de temperatura podem
acelerar o crescimento de bactérias e microrganismos), perda de nutrientes (
a exposição a temperaturas inadequadas durante a quebra da cadeia do frio
pode resultar na perda de nutrientes essenciais nos alimentos, reduzindo seu
valor nutricional), risco de contaminação (aumentar o risco de contaminação
por bactérias patogênicas), perda de prazo de validade (quebra da cadeia do
frio pode acelerar o processo de deterioração dos alimentos).
3. Qual a diferença entre refrigerante primário e secundário?
Resposta: O refrigerante primário é o fluido refrigerante diretamente utilizado
no ciclo de refrigeração. Ele é responsável por absorver o calor do ambiente a
ser refrigerado e transferi-lo para o sistema de refrigeração. O refrigerante
secundário é um meio intermediário utilizado para transferir o calor do
ambiente refrigerado para o refrigerante primário. O refrigerante secundário
circula através de um trocador de calor secundário (como um trocador de
calor de placas ou serpentinas) que está em contato com o ambiente a ser
refrigerado. O calor é transferido do refrigerante secundário para o
refrigerante primário por meio do trocador de calor.
4. Quais são as taxas de dissipação de calor envolvidas em um túnel de
congelamento?
Resposta:
- Condução: A condução é a transferência de calor através de um material
sólido. No caso de um túnel de congelamento, a condução de calor ocorre
entre o produto a ser congelado e as superfícies do túnel, como as esteiras ou
as paredes do túnel. A taxa de condução depende das propriedades térmicas
dos materiais envolvidos e da diferença de temperatura entre eles.
- Convecção: A convecção é a transferência de calor por meio do movimento
de um fluido, como o ar. No túnel de congelamento, o ar frio é soprado sobre
o produto para remover o calor e acelerar o processo de congelamento. A
taxa de convecção depende da velocidade do ar, da diferença de temperatura
entre o ar e o produto, e das características de fluxo do ar no túnel.
- Radiação: A radiação térmica é a transferência de calor por meio de ondas
eletromagnéticas. No túnel de congelamento, ocorre a troca de calor por
radiação entre as superfícies do produto, as paredes do túnel e o ambiente
circundante. A taxa de radiação depende da temperatura das superfícies
envolvidas e das propriedades de emissividade e absorção dos materiais.
5. Como calcular a T externa da parede de uma câmara de
resfrimento?
Resposta:
- Determine a temperatura interna da câmara.
- Calcule a taxa de transferência de calor através da parede: A taxa de
transferência de calor depende das propriedades térmicas da parede da
câmara, como a condutividade térmica do material e a área de superfície.
Utilize a Lei de Fourier para calcular essa taxa de transferência de calor.
- Considere as condições ambientais externas: Leve em conta a temperatura
ambiente externa e outros fatores, como a radiação solar incidente ou a
velocidade do vento, que podem afetar a transferência de calor da parede da
câmara para o ambiente externo.
- Aplique a equação de transferência de calor: Utilize a equação básica de
transferência de calor, como a Lei de Newton do resfriamento, para calcular a
temperatura externa da parede. Essa equação relaciona a taxa de
transferência de calor, a diferença de temperatura entre a parede e o
ambiente externo e o coeficiente de transferência de calor.
6. Qual o critério para utilizar sistema central?
Resposta:A decisão de utilizar um sistema central de HVAC (aquecimento,
ventilação e ar-condicionado) em vez de sistemas individuais depende de
vários fatores. Aqui estão alguns critérios a serem considerados:
- Tamanho do espaço: Os sistemas centrais são mais adequados para
espaços maiores, como edifícios comerciais, escritórios, escolas e hospitais.
Se o espaço for pequeno, como uma residência, sistemas individuais, como
ar-condicionado de janela ou unidades split, podem ser mais apropriados.
- Necessidades de controle e zonificação: Os sistemas centrais oferecem
maior controle e flexibilidade em termos de zonificação, ou seja, a capacidade
de controlar a temperatura em áreas específicas. Se o espaço tiver requisitos
diferentes de temperatura em diferentes áreas, um sistema central pode ser
preferível.
- Eficiência energética: Os sistemas centrais podem ser mais eficientes em
termos energéticos do que sistemas individuais. Eles podem ser projetados
para otimizar o consumo de energia e reduzir os custos operacionais a longo
prazo. Além disso, sistemas centrais podem aproveitar tecnologias como
recuperação de calor e sistemas de ventilação balanceada para melhorar a
eficiência.
- Manutenção e custos de instalação: Sistemas centrais geralmente exigem
um investimento inicial mais alto em termos de instalação e equipamentos. No
entanto, eles podem ser mais fáceis de manter e podem ter custos de
manutenção mais baixos a longo prazo, especialmente se o espaço for
grande e exigir múltiplas unidades individuais.
- Requisitos de estética e ruído: Se a aparência estética do espaço for
importante, um sistema central pode ser preferível, pois as unidades
individuais podem ser mais visíveis. Além disso, os sistemas centrais têm a
vantagem de serem mais silenciosos, pois a maior parte do ruído é gerada
fora do espaço ocupado.
- Integração com outros sistemas: Em alguns casos, a integração com outros
sistemas, como controle de acesso, segurança ou automação predial, pode
ser mais fácil com um sistema central.
REFRIGERAÇÃO-RESUMO P1 (Douglas) 
Métodos de Conservação pela redução da Temperatura: a conservaçãopela redução da temperatura é possível 
porque causa a diminuição da atividade enzimática, microbiológica e das alterações físico, químicas e biológicas. A 
refrigeração é o processo de conservação que mais se aproxima com o produto fresco. 
Objetivos: redução de perdas de produtos perecíveis e estocagem reguladora de mercado, manter a qualidade e 
prolongar a vida de prateleira mantendo a temperatura em um ponto onde a deterioração microbiológica e metabólica 
seja mínima tornando o alimento seguro para o consumidor. 
 
Refrigeração x Congelamento: a diferença entre os dois é a temperatura. Para a refrigeração a temperatura é entre -
1°C e 7°C e para o congelamento é de aproximadamente -18°C. Ambos não eliminam todos os MO, alguns ficam em 
estado de latência. No caso do congelamento, alguns MO são inativados porque os cristais de gelo podem romper a 
membrana celular. Além disso se o alimento estiver contaminado, depois de descongelado os MO voltam a crescer 
porque o frio não esteriliza. 
Cadeia do frio: engloba todas as etapas de logística desde o recebimento da matéria-prima até o consumidor final. 
Quanto menor for a quebra da cadeia do frio melhor vai ser o produto para o consumidor final. Conforme ocorre a 
quebra da cadeia a qualidade do produto diminui, pois há variação na temperatura que leva a danos físicos e 
sensoriais, crescimento microbiológico e reações bioquímicas no produto final. 
 
Congelamento Rápido x Congelamento Lento: o congelamento rápido é mais vantajoso para cárneos e vegetais in 
natura, pois os cristais formados são menores o que danifica menos a estrutura do produto. O dano ocorre porque a 
água é o único composto que quando solidifica expande o seu volume causando a ruptura dos tecidos dos alimentos. 
Podemos utilizar o congelamento lento para produtos processados, pois a qualidade sensorial não é tão alterada se 
comparado a produto in natura. Ex: purê de batata. 
Quanto menor a temperatura de congelamento, maior será o tempo para a formação de cristais grandes. Por exemplo, 
se eu tiver o mesmo produto congelado a -10°C e a -20°C durante um mesmo intervalo de tempo, o de -10°C formará 
cristais muito maiores se comparado ao de -20°C. 
 No congelamento lento há formação de gelo em regiões extracelulares, poucos pontos de nucleação, grandes 
dimensões dos cristais de gelo, alteração da concentração intra-celular e rompimento das paredes (exudação, redução 
da textura). 
 No congelamento rápido são formados pequenos cristas no meio intra e extracelular. 
 
Efeito de Baixas Temperaturas em Alimentos: 
1. Alimentos não Perecíveis: os alimentos não perecíveis podem ser armazenados em temperatura ambiente e, depois 
de abertos, alguns exigem refrigeração. 
2. Alimentos não perecíveis: a deterioração nesses alimentos é causada por processos físicos (calor, ação mecânico, 
evaporação da água), processos químicos e biológicos (ação enzimática) e processos microbiológicos (Aw, temperatura 
e meio nutritivo). 
 
Calor Latente x Calor Sensível: a troca de calor latente sempre é mais eficiente. Por exemplo, resfriar frutas por 
imersão em água ou aspersão com água. No caso da aspersão, a água está em gotículas menores e quando entra em 
contato com a superfície quente da fruta, ela rouba calor e evapora. Desse modo, há troca de calor latente (Q=m.L). 
 Já no caso da imersão, a água não evapora e, por isso, há troca somente de calor sensível (Q=m.Cp.∆T). 
Observamos então que o calor latente é sempre maior que o calor sensível porque a energia fornecida é maior. 
Regra de Van’t Hoff: diminuir a temperatura em 10°C reduz 3 vezes a velocidade de reação de decomposição, ou seja, 
o alimento vai demorar mais para sofrer deterioração. 
 
Aspecto Microbiológico: os MO patogênicos são predominantemente mesófilos. Então, os MO que se desenvolvem 
em condição de refrigeração (não crescem a 5°C) vão causas somente a deterioração do alimento. 
 
Resfriamento de Vegetais: o resfriamento dos vegetais deve ser feito logo após a colheita para aumentar a vida de 
prateleira do produto garantindo sua qualidade por mais tempo. Isso causa a redução das atividades metabólicas 
(respiração e transpiração), do desenvolvimento microbiológico e das atividades enzimáticas. 
 
(PROVA) Gráfico da Redução de Temperatura: 
Ti: temperatura inicial do produto. 
T2: temperatura correspondente a metade da temperatura inicial. Antes de 
atingir T2 a taxa de transferência de calor é maior e mais eficiente porque a 
variação de temperatura é maior. Depois desse ponto, a transferência de calor é 
menor. Porém quando o produto atingir 15°C existe um certo controle, pois 
limitamos alguns MO, reações químicas e enzimáticas. Desse modo, eu garanto 
uma vida de prateleira muito maior se comparada ao produto inicial. 
Tf: temperatura do produto final igual a temperatura do meio refrigerante. 
t1/2: é o tempo de meio resfriamento. 
Tempo de 7/8 de resfriamento: a Tf é a temperatura de equilíbrio, ou seja, 
quando o produto final fica com a mesma temperatura do meio refrigerante após 
a troca térmica. Devido às limitações termodinâmicas e as variações que ocorrem 
na prática, a troca térmica nunca é ideal e o produto nunca irá atingir o equilíbrio com o meio refrigerante. Desse 
modo, quando 7/8 do processo foi completado consideramos que o produto atingiu a temperatura desejada. Além 
disso, esse tempo de 7/8 garante a qualidade do produto 
Normalmente utilizamos um método combinado, ou seja, primeiro é usado um equipamento mais robusto 
para atingir a T2 e depois um segundo equipamento para aumentar a troca térmica até a temperatura desejada. Um 
exemplo é o resfriamento de frutas onde primeiramente é usado um túnel com passagem de ar ou imersão até a T2 
e, depois, a fruta é transferida para uma câmara de estocagem. O problema desse método combinado é o custo. 
 
Temperatura de Congelamento: a temperatura usual de congelamento é -18°C. Ao longo do congelamento, sempre 
vai existir uma porcentagem de água que não será possível congelar. Conforme eu reduzo a temperatura de 
congelamento, essa porcentagem de água não congelável também diminui. A partir de -15°C, essa porcentagem não 
se altera muito porque a água restante está ligada e não disponível para o congelamento. Dessa forma, -15°C já seria 
suficiente para reduzir a níveis seguros a água livre. Porém utiliza-se -18°C para garantir a segurança do alimento. 
 Vale ressaltar, que a % de água congelada varia com a composição do alimento e com a temperatura. Quanto 
menor a umidade do alimento, maior será a porcentagem de água não congelável. 
 
Congelamento de Alimentos: a água e substâncias puras mudam de fase a 
uma temperatura constante. Já para substâncias não puras, como os 
alimentos, ocorre alteração da temperatura durante a mudança de fase. 
Ponto S (curvinha): corresponde ao super-resfriamento. Nesse ponto a água 
fica líquida a temperaturas abaixo de 0°C porque ela necessita maior energia 
do sistema para que os átomos se reordenem e ocorra a cristalização. Durante 
o processo a água remove mais calor do sistema a 0°C, atinge temperaturas 
menores, se aquece voltando a 0°C e congelando. 
Ponto B (logo após a curva): é onde se inicia a nucleação dos átomos e a 
substância começa a solidificar. 
Curvas em Preto: caracterizam um congelamento rápido. Com isso, obtemos 
cristais menores, melhora o aspecto sensorial, evita o rompimento das fibras 
no descongelamento e evita exudação que carrega consigo nutrientes. 
 
Flutuações na Temperatura x Re-nucleação: a re-nucleação pode ocorrer devido ao re-cogelamento ou devido a 
variação da temperatura. Isso leva a problemas tecnológicos, alteração de textura, oxidação e entre outros, pois os 
pequenos cristais vão se reorganizam e se tornam cada vez maiores à medida que esse processo ocorre. 
Danos causados pela refrigeração incorreta: 
1. Físicos: rachaduras devido ao congelamento de pães e massas, migração de umidade, recristalização, perda de água 
por gotejamento durante o descongelamento. 
2. Químicas:oxidação lipídica, desnaturação proteica e atividade enzimática. 
3. Nutricionais: exudação com perdas de componentes nutricionais. 
 
Circulação do Ar Refrigerante: quanto maior a circulação de ar, maior a perda de água no produto e mais rápida é a 
queda de temperatura. Se a perda de umidade for muito alta a superfície do produto pode dessecar e, 
consequentemente, o valor comercial muda devido ao aspecto do produto. 
 
Diagrama de Mollier: determina a temperatura de estocagem de acordo com o produto e a % de água congelada em 
cada uma dessas temperaturas (NÃO SEI LER!!!). 
 
Modificação dos Componentes dos Alimentos devido a Baixas Temperaturas: 
1. Proteínas: tem desnaturação retardada pelo resfriamento e sofre desnaturação no congelamento. Isso vai depender 
do tipo de proteína, temperatura e tempo de estocagem. 
2. Polissacarídeo: sofrem retrogradação com o resfriamento (estado ordenado das moléculas de amilose) provocando 
opacidade e um precipitado insolúvel. Alimentos com amido devem ser congelados e descongelados rapidamente já 
que as alterações máximas ocorrem no ponto de congelamento. 
3. Emulsão: os produtos emulsionados podem sofrer separação durante o congelamento e, consequentemente, 
quebra na emulsão. Um exemplo é o congelamento do leite onde ocorre a separação da camada de gordura. 
 
Carga Térmica: engloba todas as fontes de calor existentes no sistema e isso é usado para a escolha de equipamentos. 
Tempo de Congelamento: é o tempo desde o pré-congelamento até atingir a temperatura de equilíbrio (-18°C). Ocorre 
a retirada de calor sensível até a temperatura de congelamento (pré-resfriamento), depois retirada de calor latente 
devido a mudança de fase da água (estágio de congelamento) e, por último, retirada de calor sensível para atingir -
18°C. Nesse ponto a maior parte da água é convertida em gelo e a temperatura final é a mesma em qualquer parte do 
produto (equilíbrio). 
Velocidade de Congelamento (cm/h): é a velocidade de deslocamento do gelo através do produto (aumenta próximo 
a superfície e diminui ao centro térmico) indica congelamento rápido ou lento. O processo que apresenta maior 
velocidade de congelamento é o criogênico em que há contato direto entre o produto e o refrigerante (não usado em 
alimentos), em pouco tempo o gelo atinge toda a espessura do produto. 
 A partir de um teste com morangos foi possível notar que quanto maior a velocidade utiliza menor é a 
exudação, mas maior é a alteração de sabor e textura. 
 
Tempo de Estocagem: 
TAQ (tempo de alta qualidade): é o tempo de estocagem a partir do qual as alterações sensoriais passam a ser 
perceptíveis. 
TPE (tempo prático de estocagem): tempo de estocagem em que o produto mantém suas características adequadas 
ao consumo. 
 
Características ideais de um Refrigerante: 
1. Ter características termodinamicamente favoráveis: evaporar a baixas temperaturas e em pressões razoavelmente 
baixas. 
2. Não ser tóxico (CFCs tem baixo nível de toxidade). 
3. Não ser inflamável. 
4. Ter grau de contabilidade com Materiais. 
5. Ser de fácil detecção. 
6. Não prejudicar o meio ambiente. 
7. Ter custo razoável e estar disponível comercialmente. 
 
Classificação dos Refrigerantes: 
1. Refrigerante Primário: troca calor com mudança de fase (calor latente). Ele é usado para refrigerar o refrigerante 
secundário. Normalmente são misturas azeotrópicas, ou seja, possuem temperatura de ebulição constante mesmo 
não sendo uma substância pura (hidrocarbonetos halogenados e compostos inorgânicos). 
Características Refrigerantes Halogenados: inodoro, miscível em óleo, atóxico. Tem maior estabilidade porque 
apresenta maior quantia de cloro e baixa toxicidade por asfixia. 
Características da Amônia: imiscível em óleo, tóxico em alta concentração, fácil de detectar, tem ótimas propriedades 
termodinâmicas, reage com cobre, barato e usada em sistemas de grande porte. 
2. Refrigerantes Secundários: troca calor sensível sem mudança de fase. São substâncias putas e com baixo ponto de 
congelamento. Exemplos: cloreto de cálcio, cloreto de sódio, etileno glicol, propileno glicol e etanol. 
 
Influência dos Refrigerantes sobre atmosfera terrestre: podem causar a destruição da camada de ozônio 
(ODP=potencial de destruição da camada de ozônio) e o efeito estufa (GWP=Global Warming Potencial). 
Combatibilidade com Materiais: os halogenados podem ser usados com a maioria dos metais e cobre e latão não 
podem ser usados para amônia. No geral não é recomendado magnésio e ligas com maios de 2%. Em relação aos 
plásticos, quanto maior o número de cloro no refrigerante maior será o ataque aos plásticos. 
 
Amônia x Refrigerantes Halogenados: a amônia só pode ser usada se as instalações estiverem afastadas de áreas 
povoadas, é necessário pessoal técnico especializado, o custo é inferior, tolera pequenas quantidades de água e tem 
menor densidade e, por isso, ocupa menos espaço. 
 Já os halogenados são bem mais caros que a amônia, não tolera presença de água (causa congelamento das 
válvulas) e em instalações os halogêneos estão sempre em contato com o óleo de lubrificação. 
 
CICLOS FRIGORÍFICOS: 
Diagrama de Pressão x Entalpia: é a ferramenta mais utilizada para correlacionar propriedades termodinâmicas dos 
refrigerantes. Esse diagrama contém linhas isotérmicas (T constante), isoentrópicas (S constante) e isocóricas (V 
constante). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo de Carnot: trata-se de um ciclo termodinâmico em que o objetivo é reutilizar o refrigerante. Ele é composto por 
uma válvula de expansão, um evaporador, um compressor e um condensador. Esse ciclo é definido em função das 
temperaturas (de condensação e evaporação) e elas variam de acordo com o produto e as condições do ambiente. 
Ponto 1 ao 2: ocorre expansão isoentalpica, ou seja, entalpia constante. Nessa 
etapa o fluido refrigerante que está líquido saturado passa pela válvula de 
expansão. Com isso, há uma redução na pressão e na temperatura do sistema 
que resulta em uma mistura de líquido+vapor saturado. O objetivo dessa válvula 
é causar uma perda de carga que, consequentemente, reduz a pressão e reduzir 
a temperatura de evaporação do refrigerante até a temperatura desejada. 
Ponto 2 ao 3: nessa etapa o refrigerante troca calor com o produto (que será 
resfriado ou congelado). Com isso, ocorre uma evaporação isotérmica e o líquido 
saturado vai evaporar tornando-se vapor saturado. A carga térmica é calcula 
nessa etapa a partir da variação da entalpia. 
Ponto 3 ao 4: após evaporar o vapor saturado sofre uma expansão isentrópica 
ao passar pelo compressor e se torna vapor superaquecido. Desse modo, há um 
aumento de pressão até a pressão inicial e, consequentemente, um aumento da 
temperatura do vapor (Tdescarga>Tinical). 
Ponto 4 ao 1: o objetivo dessa etapa é condensar o vapor superaquecido 
(Tdescarga) até a condição inicial de líquido saturado (Tinicial). Para isso, é 
utilizado um condensador que remove primeiro calor sensível até que ele atinja 
a condição de vapor saturado na temperatura inicial e, em seguida, remoção de calor latente para que ocorra a 
mudança de fase. 
 
OBS: a linha azul representa a região de baixa pressão que inclui válvula de expansão, evaporador e linha de admissão. 
Já a linha vermelha representa a região de alta pressão e engloba compressor, linha de descarga, condensador e 
tanque de liquido refrigerante. 
 
Carga Térmica: a carga térmica é calcula de acordo com a demanda de calor necessário para resfriar o meu produto. 
Por exemplo: se eu quiser resfriar uma maçã de 25°C para 0°C, a carga térmica será Q=mmaçã.Cpmaçã.∆T. A partir dessa 
carga térmica e do diagrama (encontro do ∆H2-3(evap), eu consigo calcular a vazão mássica de 
refrigerante usando Q=mrefri. ∆H2-3(evap). 
Balanço de Massa no Evaporardor: o balanço será constante porque não ocorre entrada e nem 
saída de refrigerante no sistema, desse modo: m1=m2=m3 
Balanço de Energia no Evaporador: h1=h2 e h2.m2 = h3.m3 + Q0 (a energia do ponto 2 é a energia 
quesai do evaporador (3) + a energia de evaporação que foi trocada dentro do evaporador). 
 
Exercício 1 (Folha a parte e Diagrama R-22): vale ressaltar que Qevaporação+Qcompressão=Qcondensação. A vazão volumétrica 
no compressor é calcula para escolher o compressor pelos catálogos. Quanto maior a temperatura de evaporação 
(Tev), menor será o volume específico, ou seja, eu vou circular a mesma massa de refrigerante em um volume menor. 
O que resulta em menor trabalho do compressor e menor gasto energético. Isso pode implicar também em um número 
menor de compressores. 
Cálculo do Coeficiente de Desempenho: é a relação entre a taxa de calor no evaporador e no compressor. 
𝐶𝑂𝑃 = 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑄𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑜𝑟⁄ =
∆ℎ 𝑒𝑣
∆ℎ 𝑐𝑜𝑚𝑝⁄ 
 
Quanto maior o COP, melhor é o desempenho do ciclo. Quanto mais próximas forem as Tevaporação e Tcondensação maior vai 
ser o desempenho, pois o Qcompressão vai ser menor. 
 
 
Análise do Diagrama P x Entalpia: 
1. Aumento da Tev: vai ocasionar uma redução da vazão mássica do refrigerante porque ocorre um aumento do 
∆Hevaporação. Além disso, o trabalho do compressor diminui devido à redução do ∆Hcompressão. Em relação ao condensador, 
teremos uma temperatura de descarga menor e, consequentemente, a troca térmica necessária para atingir a 
condição inicial será menor (menor ∆Hcondensação), implicando numa vazão mássica de água menor (redução de custo e 
energia). 
2. Aumento da Tcond: vai ocasionar um aumento da vazão mássica do refrigerante devido a diminuição do ∆Hevaporação. 
Isso significa que teremos menos líquido saturado disponível para a evaporação, pois o título aumenta. Além disso, o 
∆Hcompressão aumenta fazendo com que o trabalho do compressor seja maior. 
 Como a vazão mássica de refrigerante aumenta, é necessário uma vazão maior de água/ar no condensador 
para resfria-lo. Com isso, o trabalho do condensador é maior e o ∆Hcondensação também. 
3. Condição Ideal: o aumento da temperatura de condensação é negativo. Desse modo, o ideal é que ela esteja o mais 
próximo possível da Tev. No entanto, a Tev não pode ser alterada com facilidade, pois está diretamente relacionada 
as exigências de conservação do produto. Já a Tcond depende das condições do ambiente. 
 
Influência da Variação da Temperatura de Evaporação: 
Formação de Gelo: quando usamos temperaturas menores que zero, a umidade do ar, que está do lado de fora da 
serpentina por onde passa refrigerante, condensa e é congelada formando uma grande camada de gelo. Isso é ruim 
porque, como o gelo possui baixa condutividade térmica, ele atua como um isolante e dificulta a troca de calor entre 
o produto e o refrigerante. Com isso, vou ter que usar uma Tev (so refrigerante) menor para que o produto ainda 
atinja a temperatura desejada e, consequentemente, a capacidade do compressor aumenta (tem que trocar mais calor 
para atingir a Tcondensação). PORQUE ¯ Qo??? 
 Se, por algum motivo, a temperatura de evaporação aumenta, vou ter uma capacidade menor do comprossor 
e o Qo aumenta. 
 
Influência da Variação da Temperatura de Condensação: 
Causas: 
1. Variação da Incrustação no Condensador: se eu tiver incrustação no meu condensador a troca térmica irá diminuir 
porque eu vou deixar de ter contato direto entre o metal e o refrigerante. Desse modo, o coeficiente global de 
transferência de calor diminui (U) e, para compensar isso mantendo a carga térmica do condensador constante, eu 
tenho eu aumentar a temperatura de condensação. 
2. Variação da circulação do Fluído de Resfriamento. 
 
Ciclo REAL: no funcionamento de um ciclo frigorífico deve-se considerar 
1. Queda de P nas linhas através do evaporador e condensador. 
 
2. Sub-resfriamento do líquido: se eu sub-dimensionar o 
meu condensador ao final da condensação eu terei uma 
mistura de líquido+vapor porque a troca térmica vai ser 
menor. Com isso, quando a expansão isoentálpica for 
realizada, pela válvula de expansão, essa válvula vai ser 
danificada pela presença do vapor. Para evitar que isso 
ocorra eu preciso superdimensionar o meu condensador de 
modo que a troca térmica seja maior e eu consiga garantir 
que todo o refrigerante estará líquido. 
 Desse modo, o meu refrigerante fica sub-refriado, 
resultando em um aumento do ∆Hevaporação (de B’ à C) e, 
consequentemente, aumento do COP (muito positivo). 
 Além disso, aumentando o ∆Hevaporação eu reduzo a 
massa de refrigerante necessária para realizar a 
evaporação. 
 
3. (PROVA) Super-aquecimento Inútil do vapor: após a passagem pelo 
evaporador o refrigerante deve percorrer uma certa distância até chegar 
no compressor. Normalmente essa distância é muito grande e, com isso, 
o refrigerante que está à Tev acaba ganhando calor ao longo da linha e 
sendo aquecido. Além disso, o refrigerante sofre uma perda de carga ao 
longo da linha o que reduz sua Pressão. 
 Dessa forma, como esses dois fenômenos ocorrem 
simultaneamente, o resultado vai ser um vapor-superaquecido e com uma 
pressão menor (3’). 
Consequências: 
Pontos Negativos: com o aumento da Tev e redução da Pev vamos ter uma temperatura de descarga (4’) maior que 
anteriormente. Com isso, o condensador terá que trabalhar mais (porque o ∆T vai ser maior e ele vai gastar mais 
energia para resfriar o refrigerante). 
O compressor também tem que trabalhar mais, por dois motivos: 
1. O ∆P aumente e ele vai precisar de mais energia para comprimir o fluido para a Pcond e 
2. O volume específico aumenta o que significa que para a mesma carga térmica e mesma massa de refrigerante o 
volume ocupado pelo refrigerante é maior. Desse modo, o compressor trabalha mais porque impulsiona uma menor 
massa de refrigerante por volume. 
 
Pontos Positivos: o super-aquecimento é positivo porque garante que só vapor entrará no meu compressor. Nesse 
equipamento não pode entrar liquido, pois como ele é incompressível, causa danos e desgaste. Dessa forma, o ciclo é 
dimensionado com 15% de aquecimento para garantir que só entre vapor. 
 OBS: outras formas de garantir que só entre vapor saturado no compressor são: utilizar um separador de líquido 
antes do compressor, o qual gera um equilíbrio de fases entre o líquido e o vapor (caso haja líquido) e, desse modo, o 
compressor succiona somente o vapor que fica na parte superior do separador. Desse modo, eu evito a entrada do 
líquido no compressor. 
 Outra alternativa é usar um isolante na linha entre o evaporador e o compressor que evita o ganho de calor. 
 
4. (PROVA) Super-aquecimento Útil: nesse caso, o super-aquecimento ocorre dentro do evaporador. Isso não é 
desejado porque a temperatura aumenta e o refrigerante passa a trocar calor sensível com o produto, fazendo com 
que a troca térmica diminua. Esse calor eu considero para fazer o balanço de energia no evaporador. 
 
Combinação de Superaquecimento e Subresfriamento: no ciclo real o ideal é sempre ter o sub-resfriamento e super-
aquecimento. Para gerar tais efeitos com aproveitamento de energia posso colocar um trocador de calor, no qual de 
um lado vai passar vapor satura e do outro líquido saturado, ambos trocam calor entre si e isso resulta em líquido sub-
resfriado (porque ele se resfria) e vapor super-aquecido (porque ele de aquece). 
 Esse trocador de calor recebe o vapor que sai do evaporador a caminho do compressor e o líquido que sai do 
condensador a caminho da válvula de expansão. 
 
 
 
Linhas: 
A’: líquido sub-resfriado entrando no 
evaporador 
C: vapor saturado entrando no 
trocador de calor 
C’: vapor superaquecido entrando no 
compressor 
A: líquido saturado entrando no 
trocador de calor 
 
 
 
5. Variação na entropia do compressor. 
 
Evaporador Inundado: consiste em colocar uma garrafa entre a válvula de expansão e o evaporador. Desse modo, 
ocorre um equilíbrio líquido-vapor dentro da garrafa e eu garanto que só vai entrar líquido no evaporador e somente 
vapor no compressor. O vapor formado na evaporação vai novamente para a garrafa e junto com o vapor saturado já 
existente é succionado pelo compressor.Do ponto 1 para o ponto 2 ocorre a 
expansão isoentalpica e o resultado é um líquido 
que contém um título, ou seja, uma fração em 
vapor (2). Com o uso da garrafa, o que entra no 
evaporador é somente o líquido saturado (3). Desse 
modo, consideramos o ∆Hevaporação entre o ponto 3 
e 4=5. 
 O ponto 4 corresponde ao vapor saturado 
que é formado na evaporação e volta para a 
garrafa. Já o ponto 5 corresponde ao vapor saturado que é succionado da garrafa pelo 
compressor. Os dois pontos estão no mesmo local do gráfico porque ambos são vapores 
saturados, mas possuem quantidades diferentes. Sendo que o vapor saturado 5 é a soma do vapor que já estava na 
garrafa+vapor proveniente da evaporação (4). 
 Desvantagem: o evaporador inundado requer maior circulação de refrigerante. 
 
Balanço de Massa: olhando a garrafa, temos: 
M1=M2=M5 e M3=M4 
 
Balanço de Energia: carga térmica (sempre relacionada ao evaporador que é onde troca calor com o produto): 
Qo=M3. ∆H4-3, sabemos que: m1.h1=m2.h2, pois a VE faz uma expansão isoentálpica (h1=h2) 
Evaporador inundade: temos uma garrafa com líquido e vapor, porém somente o líquido vai para o evaporador. Como 
o volume de líquido é grande ele não é evaporado por completo, sendo que parte dele volta para a garrafa junto com 
o vapor (4). Assim, temos que considerar da corrente que deixa o evaporador (4) e a energia de evaporação (Qo). 
Portanto: h1.m1=h4.m4+Qo 
 
DUPLO Estágio: é utilizado para reduzir a potência requerida, além de exigir um número menor de compressores. 
Além disso, melhora a eficiência volumétrica, reduz o consumo de energia e diminui a temperatura de descarga (na 
entrada do condensador) e, desse modo, o condensador tem que trabalhar menos porque a troca térmica será menor. 
 O duplo estágio deve ser usado quando o R do simples estágio for entre 8-9. Sendo que R=PDESCARGA/PEVAPORAÇÃO 
e PDESCARGA é a pressão na entrada do condensador. Quando a capacidade do compressor aumenta, o R diminui porque 
a pressão de descarga fica menor devido ao uso de dois compressores. 
 Depois de constatada a necessidade do uso de duplo estágio pelo cálculo do R, temos que calcular a Pressão 
Intermediária (PI). Essa corresponde a pressão descarga do primeiro compressor e a pressão de sucção do segundo 
compressor. 
𝑷𝑰 = √𝑷𝑫𝑬𝑺𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨. 𝑷𝑺𝑼𝑪ÇÃ𝑶 
 
Funcionamento Geral de um Duplo Estágio: no duplo estágio, temos dois compressores e um refriador intermediário 
entre eles que permite a redução da temperatura de descarga. 
Compressor 1: é o compressor que fica na linha de baixa pressão. Ele succiona o vapor que sai do evaporador, o 
comprime até a pressão intermediária e descarrega no resfriador intermediário. 
Trocador de Calor: é o resfriador. Ele recebe o vapor que sai do compressor 1 e o resfria até a condição de vapor 
saturado (saturação). 
Compressor 2: é o compressor que fica na linha de alta pressão. Ele succiona o vapor saturado que sai do trocador de 
calor e o comprime até a pressão de condensação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação de Circuitos Duplo Estágio: 
 Primeiramente podemos classificar os evaporadores como secos ou inundados. Os evaporadores inundados 
promovem maior transferência de calor, pois ocorre a troca de calor latente e o ∆HEVAPORAÇÃO é maior. Isso ocorre 
porque é utilizada uma garrafa antes do evaporador que faz com que apenas o líquido saturado entre no evaporador. 
 Além disso, os circuitos podem ser classificados como: 
 
1. Com Resfriador Intermediário Aberto: nesse caso, ao invés do trocador de 
calor, temos uma garrafa a qual tem a função de reaproveitar a energia do 
sistema. Essa garrafa recebe duas correntes de entrada: 
1. Vapor Superaquecido que foi comprimido pelo primeiro compressor até a 
pressão intermediária (quente). 
2. Mistura entre líquido e vapor na saída da primeira válvula de expansão. 
Nesse caso, são necessárias duas válvulas de expansão: a primeira vai expandir 
o líquido até Pressão Intermediária (PI) para que o refrigerante possa entrar 
na garrafa a qual se encontra nessa pressão. A segunda válvula tem a função 
de expandir o líquido saturado que sai da garrafa até a Pressão de Evaporação 
(Pevap) para que ele entre no evaporador com a temperatura desejada 
(Tevap). 
 Poderíamos realizar um subresfriamento do líquido após a 
condensação e um superaquecimento do vapor após a evaporação. 
 
 
 
 
 
Depois da segunda válvula de expansão obtemos uma mistura entre 
líquido+vapor (4). Caso o evaporador fosse inundado, ou seja, se 
tivesse uma garrafa antes do evaporador, ela iria atuar separando o 
líquido do vapor através do equilíbrio entre as fases. Desse modo, o 
evaporador ia receber como corrente de entrada somente o líquido 
saturado (4’) e o resultado seria uma maior troca térmica (aumenta o 
∆HEVAPORAÇÃO). 
 
2. Com Resfriador Intermediário Fechado: nesse caso, a linha de líquido saturado possui duas derivações: na primeira 
o fluído passa por uma válvula de expansão e entre na garrafa, sendo que parte dele se encontra como vapor e parte 
como líquido nas condições de P e T intermediárias. Na segunda derivação o líquido saturado (1) passa por uma 
serpentina que está dentro da garrafa e troca calor com o líquido que já estava lá dentro a uma Tintermediária. Como 
a TI<Tcond, o líquido sobre um sub-resfriamento (3). 
 O fluído que sai da serpentina sofre uma expansão até a Pevapo e entra no evaporador. Vale ressaltar que a 
derivação que contém a válvula de expansão é necessária para alimentar a garrafa com líquido a baixas temperaturas 
(2). Além disso, o vapor que sai do compressor 1 entra nessa mesma garrafa no estado de super-aquecido (6) ao trocar 
calor com o líquido a Tintermediária, ele se resfria até a condição de saturação e segue para o compressor 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Com Injeção de Líquido na Linha de Sucção: nesse caso, após o líquido saturado passar pela válvula de expansão, 
obtemos uma mistura de líquido+vapor (5). Dessa maneira, a fração líquida troca calor com o vapor super-aquecido 
que saiu do compressor 1(4). Com essa troca térmica, o vapor se resfria e o líquido, absorve calor e evapora, resultando 
no ponto 6. Isso evita que permitindo que a temperatura de sucção do segundo compressor seja muito alta. 
 OBS: o ponto 6 não atinge a condição de saturação porque a troca térmica não é ideal como na garrafa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Esse sistema é mais barato, pois não se utiliza a garrafa. Por outro lado, os parâmetros devem ser muito 
controlados para que não entre líquido no compressor e o danifique. 
 
Sistema em Cascata: consiste em dois sistemas independentes que operam usando refrigerantes diferentes. Esse 
sistema é projeto para reduzir a temperatura de condensação de um dos fluídos. A desvantagem é o custo e as 
instalações são mais complexas. 
Funcionamento: a troca de calor entre os refrigerantes ocorre por meio de um trocador de calor que fica entre os 
sistemas independentes. Para o fluído 1, o trocador de calor atua como um evaporador. Já para o fluído 2, atua como 
um condensador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMAS INDIVIDUAIS X CENTRAIS: 
 Utilizamos Sistemas centrais quando tenho dois ou mais evaporadores usando temperaturas de evaporação 
diferentes. Para definir se eu vou usar um sistema central devo avaliar a carga térmica da maior Tev e a carga térmica 
da menor Tev. 
Qo (↑Tev) < 20-25%. Qo (↓Tev) 
 
Ou seja, eu uso sistema central se a carga térmica da maior temperatura de evaporação for 20-25% menor que a carga 
térmica da menor temperatura evaporação. 
 
Sistema Individual (somente um evaporador): operam independente em cada aplicação, ou seja, vou ter um sistema 
de recuperação de refrigerante para cada “câmara de resfriamento”. Por exemplo: um ar condicionado instalado em 
residências, é necessário um para cada cômodo. 
 Além disso, utilizamos refrigerantes halogenados, são sistemas de fácil montagem e instalação e o 
investimento inicial é baixo porque eles são vendidos prontos. 
 
Sistemas Centrais (dois ou maisevaporadores): a recuperação do refrigerante 
é centralizada, ou seja, todos os evaporadores utilizam os mesmos 
compressores e condensadores. No entanto, cada evaporador trabalha 
individualmente para suprir uma carga térmica, sendo que posso ter um 
evaporador em cada ambiente. 
Exemplo: olhando a tabela abaixo, vemos que cada câmara requer uma 
temperatura de evaporação diferente. Desse modo, utilizo um sistema central 
em que cada evaporador vai suprir a carga térmica requerida para o produto. 
 Supondo que T1=3°C, T2=-5°C, T3=-10°C, uma possível representação do 
sistema de refrigeração é mostrado na figura ao lado. 
 Nota-se que existem duas válvulas redutoras de pressão nas linhas dos 
evaporadores que utilizam temperaturas maiores. Isso ocorre porque quanto maior 
a temperatura do refrigerante, maior será a pressão. Dessa forma, teremos 3 
pressões diferentes no sistema P1>P2>P3 e, para que o vapor obtido pelos 3 
evaporadores sejam encaminhados ao compressor, é necessário que eles estejam na 
mesma pressão e, consequentemente, adquirem a mesma temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A perda de pressão causada pela VRP é ISOENTALPICA (desce reto no gráfico). Além disso, quando houver a 
mistura entre os fluídos a temperatura dessa mistura será a média das 3 temperaturas de saída. 
 
Exemplo 1: esquematize um sistema saturado de simples estágio com a linha de líquido evaporando dentro de uma 
garrafa (0°C) e o evaporador com Tev = -15°C e Tcond = 40°C. 
 
Informações que Obtemos a partir do enunciado: 
1. Simples Estágio: temos somente um compressor. 
2. Linha de Líquido evaporando dentro de uma Garrafa a 0°C: como a Tev é 
diferente da Tgarrafa, concluímos que não é possível ter uma evaporador 
inundado. Desse modo, existe uma condição intermediária no meu sistema, PI 
e uma TI. 
Esquema: primeiramente, ocorre a expansão do líquido até P(0), dentro da 
garrafa. Em seguida, o líquido saturado que está na garrafa, sofre outra 
expansão até P(-15) e é evaporado. Além disso, o vapor saturado que está 
dentro da garrafa, passa pela VTP até que chegue a P(-15). Esse vapor se 
mistura com o vapor saturado que saiu do evaporador e juntos atingem a 
temperatura do ponto F (temperatura média entre D e E). Então, ocorre a 
compressão até a P(40) e, posteriormente, a condensação fazendo o 
refrigerante voltar a ser líquido saturado. 
 
 
 
Benefícios de um congelamento rápido em alimentos (vegetais):
→ Aumento da vida de prateleira
→ Redução da velocidade de maturação
→ Redução da ação de agentes deteriorantes
→ Retenção de nutrientes
Cadeia de frio: riscos de quebra
→ Processo de refrigeração desde a colheita até o consumo
→ Aumento da chance da ação de microorganismos microbiológicos e enzimáticos
→ Perda de nutrientes
→ Diminuição da vida de prateleira
→ Alterações físico-químicas
Métodos de resfriamento:
→ Vácuo, água gelada, gelo, ar forçado
Tipos de congelamento:
→ Lento: formação de cristais grandes na região extracelular do produto, além de
mudanças sensoriais
→ Rápido: formação de cristais pequenos nas regiões intra e extracelulares, ajudando na
preservação e conservação sensorial do produto
Variação da temperatura de estocagem:
→ Recristalização
→ Aumento da chance da ação de microorganismos deteriorantes
→ Mudança sensorial do produto, afetando seu estado final
→ Ocorre geralmente em alimentos não embalados
Refrigerante primário:
→ Faz troca de calor latente, ou seja, troca com mudança de fase
→ Absorve o calor do ambiente e transfere para o sistema
→ Ex: amônia e CO2
Refrigerante secundário:
→ Faz troca de calor sensível, ou seja, sem mudança de fase
→ Ex: água e etanol
Influência da temperatura de evaporação:
→ Menor: formação de gelo, e menor rendimento do compressor, pois vai evaporar menos
do que o compressor estava esperando succionar
→ Maior: sem formação de gelo e maior rendimento do compressor (aumento do cop)
Ciclo real:
→ Sub-resfriamento do líquido: é desejável, pois gera o aumento do efeito frigorífico e
aumenta a carga térmica
→ Superaquecimento do vapor de sucção: é indesejável, porém necessário, pois aumenta o
volume específico de refrigeração e eleva a pressão da descarga
Métodos de alimentação:
→ Expansão seca: acontece no ciclo saturado
● vantagens: líquido refrigerante reduzido para garantir total evaporação, possui baixa
eficiência por ter líquido refrigerante mínimo e apresenta carga total do evaporador
de 20-30% maior
● desvantagens: apresenta variações térmicas e baixo controle na linha de sucção
→ Inundado:
● vantagens: baixa flutuação de temperatura, aumento na taxa de transferência de
calor, diminuição do trabalho do compressor
● desvantagens: dificuldade no retorno de óleo, maior quantidade de refrigerante e
maior custo inicial