Carga Térmica de Refrigeração

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Carga Térmica de Refrigeração
Prof. Me. Arthur Monteiro
Engenharia Mecânica
Sumário
Introdução1.
Parcelas de Carga Térmica2.
Parcela de Transmissão3.
Parcela de Infiltração4.
Parcela do Produto5.
Parcela de cargas diversas6.
Introdução
Câmara Frigorífica
Qual a função?
resfriamento 
congelamento
Como?
Retirando calor do espaço
sensível
latente
Carga Térmica
Introdução
Definição de Câmara Frigorífica
Ambiente adequado ao condicionamento de alimentos e produtos, que são perecíveis
principalmente devido à temperatura elevada.
A redução de temperatura reduz as reações químicas e biológicas nos alimentos permitindo
mantê-los com alto grau de qualidade por mais tempo.
Com a necessidade de se armazenar produtos durante longos períodos de tempo, torna-se
necessário o seu congelamento e acondicionamento em ambientes, especificamente
desenvolvidos para essa finalidade, ao qual chamamos de Câmara Frigorífica.
Introdução
Carga Térmica
Natureza do produto;
Frequência de entradas e saídas dos produtos durante a semana;
As temperaturas dos produtos ao entrarem nas câmaras;
Quantidade diária (kg/dia) de produtos a serem mantidos resfriados,
congelados, ou que devam ser resfriados ou congelados rapidamente;
Tipos de embalagens;
Temperaturas internas;
Umidade relativa interna e externa;
Duração da estocagem, por produto;
Método de movimentação de cargas.
Carga Térmica
Na refrigeração, normalmente a carga térmica é calculada (estimada) para um período
de 24 horas.
Conforme a temperatura do evaporador, pode ocorrer a formação de gelo na
superfície externa. O gelo acumulado provoca o isolamento térmico da serpentina
com conseqüente redução de sua capacidade. Nestes casos é necessário promover
periodicamente o descongelamento (degelo) da serpentina.
Tempo de funcionamento ≠ Tempo de resfriamento
Capacidade do = Carga Térmica Total (Btu / 24 h)
Equipamento (Btu/h) Tempo de Funcionamento (h / 24 h)
Temperatura do evaporador:
 32 ºF Não ocorre a formação de gelo, somente de condensado, que pode ser
drenado continuamente (caso de aparelho de ar condicionado, 40 ºF).
Degelo
Degelo:
Demanda um certo tempo para ser realizado.
Provoca a interrupção do efeito refrigerante.
Tipos:
Degelo de ciclo livre.
Degelo artificial.
Degelo de ciclo livre:
Demanda muito tempo para ser realizado (processo lento).
Período de funcionamento de 16 h / 24 h.
Capacidade do equipamento de refrigeração é igual a 150 % da carga térmica
horária.
Quando o ambiente refrigerado (câmara frigorífica) deve ser mantido a uma
temperatura abaixo de 34 ºF, o degelo de ciclo livre não é possível.
Degelo
Temperatura da câmara frigorífica ≠ Temperatura do evaporador
Degelo
Degelo artificial:
Usado sempre que o ambiente refrigerado (câmara frigorífica) deve ser
mantido a uma temperatura abaixo de 34 ºF.
O evaporador, durante o descongelamento, é aquecido artificialmente por
resistência elétrica, água ou gás quente do compressor.
O processo de descongelamento é mais rápido.
Período de funcionamento de 18 a 20 h / 24 h.
Capacidade do equipamento de refrigeração é igual a 120 a 130 % da carga
térmica horária.
Tempo de funcionamento do equipamento de refrigeração:
Nos casos onde não ocorre o congelamento da água na superfície externa da
serpentina, como nos aparelhos de ar condicionado, não há necessidade de
degelo, e o período de funcionamento do equipamento de refrigeração é de 24
h/ 24 h, isto é, funcionamento contínuo. 
Onde ocorre formação de gelo no evaporador (congelamento da água na
superfície externa da serpentina), o tempo necessário para o degelo determina o
tempo de funcionamento do equipamento de refrigeração, que neste caso, é
menor que 24 h por dia.
Parcelas de Carga Térmica
De onde vem?
Infiltração de ar quente e úmido;
transmissão através das paredes, piso e teto;
pessoas e máquinas internas;
iluminação;
produto armazenado.
Parcelas de Carga Térmica
Para simplificar os cálculos de Carga Térmica, a carga térmica total é dividida em
cargas individuais. Na Refrigeração Comercial, a carga térmica total é dividida em
quatro cargas separadas:
a carga cedida pelas paredes;1.
a carga de mudança de ar;2.
a carga do produto;3.
a mistura ou carga suplementar.4.
Onde: 
Q é o ganho de calor devido à transmissão, [W]; 
A é área de troca de calor (área de parede, piso ou do teto), em [m²]; 
U é o coeficiente global de transmissão de calor, [W/(m².°C)];
 é a temperatura do ambiente externo, [°C]; 
 é a temperatura de bulbo seco da câmara, [°C].
Parcela de Transmissão - paredes
Referências bibliográficas (tabelas )
Caso não encontre nestas: calcular o valor de U (resistências
térmicas)
Lembrar de multiplicar o resultado por 24
Os gradientes de temperatura para
projetos vêm da literatura
Efeitos da Radiação Solar
Para calcular a parcela de calor perdida por condução
calor trocado, [W] 
condutividade térmica, [W/m.K] 
área superficial da câmara, [m²] 
diferença de temperatura, [°C] 
espessura, [m] 
Parcela de Transmissão - paredes
Caso se considere apenas o
isolante térmico. 
Volume de ar
que penetra
na câmara em
1 dia (m³)
Parcela de Infiltração
n é o número de
trocas de ar
calor removido
do ar (kcal/m³)
Parcela do Produto
Calor Sensível - antes do congelamento
Vai depender da temperatura que o produto entra na câmara
Calor Latente
Calor Sensível - depois do congelamento
Parcela do Produto
Fator de resfriamento vem de tabelas
Parcela do Produto
Calor de respiração - só para frutas
m é a massa do produto, calor é a quantidade de energia de respiração do
produto (valor tabelado)
Parcela de cargas diversas
Pessoas
np - número de pessoas;
tp - tempo de permanência das pessoas dentro da câmara em horas;
qmetabolismo - calor gerado pelo corpo em kcal/h 
Onde:
Parcela de cargas diversas
Iluminação
Parcela de cargas diversas
Motores
OBRIGADO
arthur.monteiro@ifes.edu.br
http://arthur.monteiro/