Buscar

apostila-de-pir-2019_1

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 74 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
1
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
2
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
1- INTRODUÇÃO
A refrigeração é o nome dado ao processo de remoção do calor de um meio, reduzindo sua
temperatura e mantendo essa condição por meios mecânicos ou naturais. A redução da temperatura
e o controle de umidade são capazes de tornar inativo o crescimento e desenvolvimento microbiano,
tornando assim os alimentos próprios para o consumo por mais tempo. A refrigeração pode ser utili-
zada para fins domésticos, comerciais e industriais. Como aplicações industriais podemos citar as
fábricas de gelo, as grandes instalações de empacotamento de gêneros alimentícios (carnes, peixes,
aves); as cervejarias, as fábricas de laticínios e de processamento de bebidas concentradas entre
muitas outras.
Para manter a qualidade de produtos perecíveis como frutas, carnes e verduras é importante
conservá-los sob condições controladas de temperatura e umidade, não somente durante a armaze-
nagem, como também durante seu transporte, desde os pontos de produção até o consumo.
O desenvolvimento da tecnologia da refrigeração moderna teve início no século XIX. Mas a
neve e o gelo natural já eram utilizados para o resfriamento de bebidas pelas antigas civilizações há
mais de dois mil anos. Recentemente, foram descobertas algumas construções milenares destinadas
a conservar o gelo por meio da utilização de materiais isolantes como cortiça e restos de madeira na
Europa, América e Irã. Essas podem ser consideradas as primeiras câmaras frias. Portugal tem como
um de seus pontos turísticos a Real Fábrica de Gelo, construída para saciar o apetite da realeza por
bebidas frias nas noites de verão. Ela fica localizada no alto da serra de Montejunto e está sendo re-
cuperada para ajudar a compreender a história de quem produzia, recolhia e expedia o gelo que ar-
refecia Lisboa no final da primeira metade do século XVIII. Desconhecido para a maioria dos por-
tugueses, aquele engenho teve construção iniciada em 1741, destinado a fornecer gelo a Lisboa, a
comerciantes e hospitais, e à casa real, apreciadora de gelados e bebidas frias, hábitos que terão sido
introduzidos na corte por Filipe II. As barras de gelo produzidas e conservadas na Real Fábrica de
Gelo desciam a serra no dorso dos burros e eram carregados em carroças para serem embarcados
para navegação no Tejo até ao Terreiro do Paço, com destino à Casa das Neves, hoje o café Marti -
nho da Arcada, onde seria comercializado (Ver mais em: http://www.vmsa-arquitectos.com/Pu-
blic_2008_VM_fabrica-Gelo.pdf).
De acordo com Gosney (1982), na Índia, os imperadores antigos usufruíam do gelo para res-
friar os verões de Delhi e Agra (onde está localizado o famoso monumento Thaj Mahal). Os india-
nos também conheciam técnicas de resfriamento evaporativo e de produção de gelo noturno. A téc-
3
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
nica de se enterrar pequenos animais na neve para consumo posterior era conhecida pelos povos
mais antigos. A conservação pelo gelo, a defumação e o salgamento foram as principais técnicas
utilizadas para conservar os alimentos ao longo de séculos.
Somente no século XVII foi possível conhecer, mais detalhadamente, os efeitos do resfria-
mento na conservação dos alimentos. O aperfeiçoamento do microscópio permitiu a descoberta das
bactérias, enzimas e fungos. Pela primeira vez, compreendeu-se que esses organismos microscó-
pios, presentes nos alimentos, multiplicavam-se rapidamente em temperaturas elevadas e, dessa for-
ma, deterioravam os alimentos. Porém, pareciam hibernar (dormir) sob temperaturas em torno de 10
graus Celsius ou menores. Temperaturas mais baixas não matavam estes micro-organismos, mas
controlavam o seu crescimento.
Nesse período da história, não havia um eficiente sistema de divulgação das descobertas cien-
tíficas. Por isso algumas pesquisas permaneciam esquecidas por muitos anos. Como exemplo, tem-
se o trabalho do professor universitário Willian Cullen (Edinburgh). Em 1755, Cullen baixou a pres-
são do éter para facilitar a sua evaporação e acelerar o processo de retirada de calor de uma pequena
quantidade de água. Produziu-se, pela primeira vez, gelo artificial (Figura 1.1). O processo de reti-
rada de calor da água pelo éter era descontínuo, necessitando de constante reposição do éter. A solu-
ção para esse problema foi providenciar um circuito fechado para a condensação do éter.
Figura 1.1- Aparato para formação de gelo desenvolvido por Willian Cullen. 
Em 1803, Thomas Moore - de Maryland - construiu uma caixa de gelo isolada para transpor-
tar a manteiga produzida em sua fazenda, patenteando a palavra "refrigerator". Dois anos depois,
Oliver Evans, da Philadelphia, descreveu um ciclo de refrigeração fechado usando éter sobre vácuo.
4
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Anos mais tarde, Frederic Tudor, que morava em uma região de invernos rigorosos nos Esta-
dos Unidos, teve a ideia de vender o gelo disponível em abundância nas geleiras do rio Hudson
para os países de clima tropical. Tudor se tornou um dos homens mais ricos do mundo. E isso se
deve a sua capacidade de desenvolver um sistema logístico para cortar, armazenar e transportar o
gelo ao redor do mundo. Sua técnica de conservar gelo por meio em armazéns construídos de pare-
des duplas separadas por ar tornou-se a base da construção dos grandes galpões frigoríficos da atua-
lidade. 
Figura 1.2- Ilustração da técnica de corte de gelo natural do rio Hudson (EUA).
No livro: “Como chegamos até aqui” (Johnson, 2014) há uma descrição detalhada de como
surgiu o comércio intercontinental de gelo natural e o longo processo de criação do primeiro equipa-
mento para produzir gelo artificial. Em 1880 foram comercializadas mais de 8 milhões de toneladas
de gelo. Paris, Nova Iorque e Rio de Janeiro, por exemplo, eram abastecidas com regularidade por
gelo natural, que era armazenado nos comércios e residências em geladeiras de madeira com isola-
mento térmico (Figura 1.3).
Figura 1.3- Geladeira típica utilizada no século passado.
5
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A falta de confiabilidade da distribuição do gelo natural, que dependia da ocorrência de in-
vernos rigorosos no hemisfério norte, motivou o desenvolvimento de uma máquina de produção de
gelo artificial. Nos Estados Unidos, o médico John Gorrie patenteou, em 1851, um sistema de refri-
geração de circuito fechado utilizando o ar como fluido refrigerante. Seu objetivo era reduzir a febre
dos pacientes. No entanto, seu invento não se tornou viável economicamente diante da força da ca-
deia de distribuição de gelo natural. 
A primeira descrição detalhada de um equipamento para produção de gelo foi patenteada em
1834 por Jacob Perkins (1766 - 1849). Mais de 50 anos depois, foi construída a primeira máquina
de gelo por James Harrison, entre 1856 e 1857. Em 1862, em uma exibição internacional em Lon-
dres, Daniel Siebe apresentou este equipamento ao público (Figura 1.4). 
Figura 1.4- Ilustração da primeira máquina de fazer gelo apresentada por Harrison e Siebe. 
Diversos pesquisadores e inventores contribuíram para o avanço contínuo da área de refrige-
ração. Muitas foram as patentes requeridas para os mais diversos tipos de refrigeradores. A
ASHRAE publicou, recentemente, uma cronologia desses inventos. Além dos inventores citados an-
teriormente, tem-se John Hague, Alexander Twining, G. Richmann, David Boyle, Franz Windhau-
sen, Carl von Linde e Ferdinand Carré (refrigeração por absorção de amônia) entre muitos outros. 
Ferdinand Carre introduziu em 1859 o sistema derefrigeração por absorção de água e amô-
nia, no qual a amônia era o refrigerante e a água era o absorvente. A água tem uma forte afinidade
pela amônia. Portanto, se o evaporador contendo amônia estiver conectado a um recipiente conten-
do água, o vapor de amônia será absorvido e uma baixa pressão será criada no evaporador. Em 1877
o navio a vapor Le Frigorifique transportou com sucesso carne congelada da Argentina para a Fran-
ça, utilizando um equipamento de refrigeração por amônia projetado pelo cientista francês Charles
Tellier. O sistema permitiu que a carne fosse mantida fresca durante cerca de cinco semanas, se re-
6
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
frigerada ou vários meses, se congelada, permitindo-lhe chegar a tempo para a Europa para consu-
mo. Isso levou à criação de frigoríficos de grande porte no Rio da Prata. 
Atribui-se a Clarecence Birdseye a descoberta de que o congelamento rápido preservava me-
lhor o sabor dos alimentos que o congelamento lento. Os cristais de gelo formados no processo são
menores quando o congelamento é rápido. Foi a partir dessa descoberta que foram desenvolvidos os
tuneis de congelamento por jato de ar a temperaturas de -30oC, o congelamento por imersão e em
leito fluidizado. O sucesso dos produtos congelados foi tanto que acabou moldando o estilo de vida
da sociedade contemporânea. Nos bastidores da economia do frio tem-se uma vasta frota de cami-
nhões refrigerados transportando carnes e outros congelados para os balcões de exposição dos su-
permercados. 
O primeiro refrigerador doméstico nos moldes atuais surgiu na segunda década do século
XX. A descoberta do ciclo de refrigeração e o desenvolvimento da máquina frigorífica abriram o ca-
minho para o uso prático do ar condicionado. Mas somente a partir da Segunda Guerra Mundial os
refrigeradores domésticos passaram a estar presente na maioria dos lares dos norte-americanos. No
início os compressores ficavam localizados na parte superior do equipamento (Figura 1.5). 
Figura 1.5- Ilustração de um refrigerador da GE. 
7
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Muitas vezes as grandes distâncias entre os locais de produção e de consumo exigem a
criação de um sistema logístico de distribuição onde são utilizados trens, caminhões e navios
frigoríficos. Apesar de a cadeia do frio contribuir para a redução do desperdício, estima-se que no
Brasil 30% dos alimentos acabam no lixo por falta de refrigeração ou por causa de refrigeração
deficiente nas etapas de colheita, armazenamento, transporte e varejo. Na Figura 1.6 tem-se a
ilustração de um caminhão frigorífico típico. 
Figura 1.6- Ilustração de um caminhão frigorífico comum. 
Na Figura 1.7 tem-se uma ilustração esquemática da organização da cadeia do frio – que se
desenvolve a partir da colheita / produção, do resfriamento / congelamento, do transporte, do
armazenamento, da distribuição para exportação / varejo até chegar ao consumidor final. Há de se
ressaltar a importância de profissionais especializados em cada etapa de manuseio do produto até o
consumidor final. 
8
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 1.7– Ilustração da cadeia do frio – da produção ao consumidor
O excesso de colheita e frutas e legumes pode ser armazenado em câmaras frias para uso
durante períodos de entressafra, o que garante vantagens econômicas consideráveis, principalmente
para os pequenos produtores. 
Segundo IBGE (2014), atualmente os refrigeradores são encontrados em mais de 97% dos
domicílios brasileiros. Isso corresponde a mais de 40 milhões de unidades. Atualmente, cada vez
mais pessoas têm utilizado alimentos congelados, prontos ou parcialmente preparados. O setor de
frios dos supermercados vem crescendo de forma consistente há muitos anos demandando a
produção de novos modelos de freezers, expositores e ilhas de refrigeração. 
Os balcões frigoríficos utilizados em supermercados operam em faixas de temperaturas
específicas dependendo do tipo de produto e conforme recomendações da Vigilância Sanitária e da
ANVISA.
As câmaras frias para resfriamento e congelamento de produtos são fundamentais
para a cadeia do frio, recebendo a produção transportada pelos navios e caminhões frigoríficos. Pra-
ticamente todo estabelecimento de médio e grande porte do ramo de alimentos apresenta, em suas
instalações, câmaras frias para armazenamento/congelamento de produtos. Por definição, uma câ-
mara frigorífica é qualquer espaço de armazenagem que tenha as suas condições internas controla-
das por um sistema de refrigeração. Quando se trata de ampliar o tempo de conservação de algumas
frutas tem sido comum o controle da atmosfera do interior da câmara, reduzindo-se o teor de O2 e
aumentando o teor de CO2, que reduz a taxa de respiração do produto. 
9
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Existem basicamente dois tipos de câmaras: para resfriados, cuja finalidade é proteger
alimentos em temperaturas próximas de zero graus Celsius e para congelados, cuja finalidade é
prolongar o período de estocagem dos produtos, a baixas temperaturas. Nas aplicações industriais, é
comum encontrarmos temperaturas de congelamento e estocagem entre -5oC a -35oC. 
Figura 1.8– Ilustração de uma câmara fria de pequeno porte.
A faixa de temperatura de armazenamento varia muito, de acordo com o tipo de produto
armazenado. As câmaras frias podem ser muito complexas, envolvendo, inclusive, o controle de
sua atmosfera para melhorar a capacidade de preservação dos produtos. Em Santa Catarina, por
exemplo, é muito comum o uso de atmosfera controlada de gás carbônico (CO2) nas câmaras
frias para armazenamento de maçãs. 
Segundo dados da Associação da Indústria de Armazenagem Frigorificada há
aproximadamente 4,5 milhões de m² de câmaras frigoríficas instaladas no Brasil. Os Estados
Unidos da América possuem mais de 50 milhões de m² e o Japão, 25 milhões de m². Esses números
mostram que ainda há muito espaço para ampliação da capacidade instalada de refrigeração do país,
o que pode contribuir muito para a redução do desperdício de alimentos, estimado em 30% de toda
produção nacional. 
10
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Uma das primeiras fábricas de gelo do Brasil foi construída pelo imigrante alemão Carl Ho-
epcke em Florianópolis no início do século XX. Na década de 1940 ainda era possível comprar gelo
para conservação de alimentos na cidade de Florianópolis. 
Nessa época o empresário Atílio Fontana fundou a SADIA em Concórdia, construindo para
isso grandes câmaras frigoríficas. Em 1947 foi construído em Brusque o primeiro refrigerador brasi-
leiro. Mais tarde foram criadas em Joinville a CÔNSUL e a EMPRESA BRASILEIRA DE COM-
PRESSORES – que se tornou a maior fábrica de compressores do mundo.
 
11
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
12
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
2- CONCEITOS BÁSICOS
2.1- Trocas Térmicas
A refrigeração moderna baseia-se no conhecimento do comportamento térmico dos
compostos químicos chamados de fluidos refrigerantes e dos fenômenos da transferência de calor
que acontecem nos trocadores de calor. 
O Sistema Internacional de Unidades (SI) define as unidades utilizadas legalmente no nosso
país. Isto é importante, pois o desenvolvimento da transferência de calor está totalmente baseado
nas quatro dimensões básicas do Sistema Internacional, que são comprimento (metro), massa
(quilograma), tempo (segundo) e temperatura (kelvin).
No Brasil, a escala de temperatura em graus Celsius é a mais comum. O zerona escala graus
Celsius (0C) é equivalente a 273,15 K. Dessas unidades básicas derivam todas as demais, como
algumas grandezas típicas da área de ciências térmicas apresentadas na tabela 2.1.
Tabela 2.1- Unidades derivadas do SI para algumas grandezas
Grandeza Nome e
símbolo
Unidade Expressão em 
unidade de base do SI
Força newton (N) m.kg/s2 m.kg/s2
Pressão pascal (Pa) N/m2 kg/m.s²
Energia joule (J) N.m m².kg/s²
Potência watt (W) J/s m².kg/s³
Condutividade térmica - W/(m.K) m.kg/s³.K
Coeficiente de transferência de
calor
- W/(m2.K) kg/s³.K
Eventualmente, poderemos nos deparar com unidades do sistema inglês. Como exemplo, a
carga térmica (termo muito utilizado em climatização), muitas vezes, é calculada em BTU/h
(12.000 BTU/h correspondem a 3517 watts). Os catálogos dos fabricantes de condicionamento de ar
trazem esta unidade na determinação da capacidade de seus equipamentos. Por isso, a tabela 2.2 de
conversão de fatores é bastante útil. 
13
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Tabela 2.2 - Fatores de conversão úteis
1 lbf = 4,448 N 1 BTU = 1055 J
1 lbf/pol² (ou psi) = 6895 Pa 1 kcal = 4,1868 kJ
1 pol = 0,0254 m 1 kW = 3413 BTU/h
1 HP = 745,7 W = 2545 BTU/h 1 litro (l) = 0,001 m³
1 kcal/h = 1,163 W 1 TR = 3517 W (tonelada de refrigeração)
1 atm = 14,7 lbf/pol2 (ou psi) 12000 BTU/h = 1 TR = 3,517kW
A conversão de uma unidade para outra pode ser realizada por meio de aplicativos
disponíveis nos celulares ou por uma simples “regra de três”. Como exemplo, suponha que a carga
térmica de um escritório foi estimada como sendo 18.000 W. Qual seria seu valor em kcal/h? Sabe-
se que 1 kcal/h é igual a 1,163W. Logo, 18.000W correspondem a 15.477kcal/h. 
No Brasil, o INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia - é a
autarquia federal responsável por normatizar o Quadro Geral de Unidades de Medidas.
A Condutividade térmica indica a facilidade ou dificuldade que um corpo apresenta para
conduzir calor. Os metais têm maior facilidade para transferir calor do que a madeira, por exemplo. 
Na Tabela 2.3 tem-se uma lista de alguns materiais e suas respectivas condutividades
térmicas. Esses valores são apenas aproximados, pois dependem da densidade e composição do
material. Destacamos a condutividade térmica do poliuretano, que é muito baixa comparada com
materiais como tijolos e metais. Essa é a explicação para o uso desse tipo de material na construção
das paredes das câmaras frias. Já o cobre tem elevada condutividade térmica e, por isso, é usado
para construção dos trocadores de calor dos refrigeradores e condicionadores de ar.
Tabela 2.3- Condutividade térmica aproximada para diferentes materiais 
14
Material Condutividade térmica (W/m.oC)
Aço 55
Madeira 0,15
Cobre 386
Alumínio 209
Ar 0,03
Tijolo maciço 1,32
Poliuretano - PUR 0,030
Poliestireno - EPS 0,035
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A avaliação da condutividade térmica de um material não é simples na prática. Nem sempre
é possível se determinar com exatidão o tipo de tijolo ou de madeira de uma obra. Por esse motivo
os valores mostrados acima devem ser lidos como uma ordem de grandeza. Para maior precisão é
necessário utilizar dados experimentais específicos para cada material de interesse. 
Segundo Fourier (1768 - 1830), a troca de calor unidimensional, que ocorre entre os dois
lados de uma parede sólida, pode ser escrita como segue:
Onde é o fluxo de calor trocado (W), k é a condutividade térmica da parede (W/m.oC), As é a
área superficial da parede (m2), T é a diferença de temperatura entre os dois lados da parede (oC)
e L é a espessura da parede (m). A Figura 2.1 ilustra o processo de troca de calor por condução
através de uma parede.
Figura 2.1- Ilustração do processo de condução através de uma parede.
Também é muito comum se utilizar a equação 2.2, que considera as temperaturas do ar
interno e externo e os coeficientes de convecção do ar em contato com as paredes internas e
externas.
Onde U = coeficiente global de transferência de calor (W/m²oC). 
15
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Em diversas situações temos trocas de calor entre o fluido movimentado dentro da tubulação
e o meio exterior, conforme mostrado na Figura 2.2. 
Figura 2.2- Ilustração do processo de condução em tubulações cilíndricas.
 Estes tubos precisam ser convenientemente isolados porque há transferência de calor por
condução através de suas paredes. Para essas situações, calculamos o calor trocado utilizando a
seguinte expressão: 
Para o uso da equação, consideramos que R2 é o raio externo do tubo, R1 é o raio interno, L,
o comprimento da tubulação e ∆T = (Tquente - Tfrio). Observe que “ln” é o logaritmo natural e p (pi) é
aproximadamente 3,14. 
Exemplo de Aplicação: Uma parede composta por 3 camadas de diferentes materiais separa um
ambiente interno, que está a 20C, de outro ambiente externo, que está a uma temperatura de 32C.
Suponha que a área superficial da parede seja de 30 m2. O primeiro material é o reboco
(condutividade térmica kr = 1,15 W/moC), o segundo tijolo maciço (condutividade térmica kt =
1,32 W/m.oC), e o terceiro isolamento do tipo poliestireno (condutividade térmica kEPS = 0,025
W/moC). As espessuras são de 2cm, 20cm e 5cm respectivamente. Esses valores devem ser
convertidos em metros: 0,02m, 0,20m e 0,05m.
Para resolver essa questão, ilustrada na Figura 2.3, precisamos ainda conhecer os valores do
coeficiente de convecção do ar. Seja hext o coeficiente de convecção externo e hint o coeficiente de
convecção interno. Normalmente, hext é da ordem de 25W/m2oC e hint é da ordem de 7W/ m2oC.
16
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 2.3– Ilustração do uso do coeficiente global de transferência de calor
Podemos calcular o coeficiente global de transferência de calor “U” da seguinte forma:
Podemos aplicar esse valor de “U” na equação de Fourier modificada obtendo:
Se essa parede fosse construída apenas com o tijolo comum sem o isolamento, teríamos um
“U” de 2,99 W/m2oC. Aplicando esse valor na equação, teríamos uma troca de calor de 1.076W, que
é aproximadamente 7 vezes superior ao calor que passa pela parede rebocada e com o isolante
térmico na superfície interna.
Além desses princípios elementares de transferência de calor, para viabilizar o resfriamento e
o congelamento dos alimentos é importante compreender como funcionam os ciclos de refrigeração.
Um fluido refrigerante circula por dentro das tubulações da instalação transportando energia do
evaporador (ambiente interno) para o condensador (ambiente externo). 
17
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Na Figura 2.4 é possível visualizar os quatro componentes básicos de um ciclo de
refrigeração por compressão mecânica de vapor. 
Figura 2.4- Ciclo básico de refrigeração por compressão mecânica de vapor
Um ciclo de refrigeração pode ser analisado em termos de sua eficiência energética por meio
do Coeficiente de Performance (COP), uma grandeza adimensional. O COP, também conhecido
como Coeficiente de Desempenho, é comumente utilizado para avaliar a relação entre a capacidade
de refrigeração obtida e o trabalho gasto para tanto, podendo ser definido como:
 
Onde EQ é a potência de refrigeração (kW) e CW é a potência de compressão (kW), que
podem ser calculados a partir da inserção dos 4 principais estados termodinâmicos do fluido
refrigerante no diagrama pressão versus entalpia específica ilustrado na Figura 2.6. Do ponto 4 para
1, acontece a vaporização do fluido a pressão constante. Do ponto 1 para 2, acontece a compressão.
De 2 para 3, acontece a condensação (inicialmenteo fluido tem sua temperatura reduzida antes do
início da condensação). Entre o ponto 4 e 1 acontece a expansão do fluido refrigerante. 
18
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 2.5- Ilustração de um ciclo de compressão mecânica no diagrama p x h
Exemplo de aplicação 1:
Considere uma câmara com temperatura interna de -10oC. Nesse caso, considere que o
sistema funciona com R404A e que a Temperatura de evaporação seja de -20oC e a Temperatura de
condensação de 40oC. Há um grau de superaquecimento e de sub-resfriamento de 5 oC . Qual é o
Coeficiente de Desempenho do ciclo?
A solução pode ser realizada a partir do traçado do ciclo termodinâmico no diagrama pressão
versus entalpia específica para o R404A. 
Figura 2.6- Ilustração de um sistema de refrigeração operando com R404A.
19
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
As entalpias específicas podem ser obtidas de forma aproximada diretamente no gráfico. O
que é importante é a variação as entalpias de evaporação e de compressão. Assim, temos que: 
Em geral, os equipamentos empregados em câmaras frigoríficas de grande porte possuem
múltiplos estágios de compressão. Os ciclos mais complexos exigem uma análise mais detalhada
de seus componentes e eficiência. Na Figura 2.7 mostrada a seguir, a instalação funciona com dois
estágios de compressão (compressores de alta e de baixa pressão) e evaporadores a diferentes
temperaturas. Para garantir maior eficiência são utilizados resfriadores intermediários e separadores
de líquido. Na maioria dos casos, o fluido refrigerante utilizado nas aplicações industriais é a
amônia, que exige procedimentos rigorosos de segurança para seu manuseio. A amônia apresenta
baixa temperatura de evaporação, permitindo a instalação de câmaras frias com temperaturas da
ordem de -30oC. 
Figura 2.7- Ilustração de um sistema de compressão mecânica de vapor de grande porte.
 
20
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A análise do desempenho de ciclos de refrigeração com dois estágios de compressão pode ser
realizada conforme o exemplo:
Exemplo de Aplicação 2 
Seja um sistema de refrigeração operando com temperatura do evaporador 2 igual a -30C.
A temperatura do evaporador 1 é de 5C e a temperatura de condensação é de 40C. O fluido
refrigerante utilizado é a amônia. Calcule o COP.
Figura 2.8– Sistema de refrigeração com dois evaporadores.
Para solução deste problema, deve-se iniciar representando o processo num diagrama
pressão versus entalpia. Além da consulta ao diagrama pressão versus entalpia para a amônia (NH3),
é preciso também consultar uma Tabela de propriedades termodinâmicas para se obter as entalpias
específicas para o fluido refrigerante na condição de líquido saturado para TE = -30C, TE = 5C, e
TC=40C. A partir dessas informações é possível preencher a tabela de propriedades. Observe o
diagrama p x h desse ciclo na Figura 2.9. 
21
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 2.9– Representação do diagrama pressão versus entalpia específica para amônia
Ponto Entalpia (kJ/kg) Ponto Entalpia (kJ/kg)
1 1420 5 390,58
2 1620 6 390,58
3 1465 7 223,18
4 1635 8 223,18
Um balanço de energia no evaporador 1 possibilita a obtenção do fluxo de massa mE1.
Um balanço de energia no evaporador 2 possibilita a obtenção do fluxo de massa mE2.
Como o fluxo de massa que passa pelo evaporador 2 é igual ao fluxo de massa que passa 
pelo compressor 1 pode-se calcular a potência de compressão do compressor “B”.
22
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Para o cálculo da potência de compressão do compressor “A” faz-se.
O valor do fluxo de massa Am depende do balanço de energia no volume de controle desta-
cado no sistema:
Logo se tem o cálculo da potência de compressão “A” dada por:
Finalmente, o COP desse sistema é dado pela relação entre a energia útil obtida e a energia
gasta no processo.
 
Quando um corpo entra em contato com uma fonte quente ou uma fonte fria, as trocas de
calor podem ocorrer na forma sensível e na forma latente. Observa-se que, quando o calor aplicado
modifica a temperatura do corpo, é chamado de calor sensível. Porém, se há modificação do estado
físico da matéria (mudança de fase), então dá se o nome a esse processo de troca de calor latente.
23
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Exemplo de Aplicação 3 
Uma massa de 1kg de gelo a –20C deve ser aquecida até 100C. A quantidade de calor
trocada durante este processo é calculada por meio da expressão 2.6. São três parcelas. A primeira
se refere ao cálculo do calor sensível para elevar a temperatura até zero grau; a segunda se refere ao
calor latente para derreter o gelo e a terceira se refere ao calor sensível para aquecer a água até
100C.
Onde: m é a massa da substância a ser aquecida; c é o calor específico (o calor específico do gelo é
a metade do calor específico da água líquida); T é a diferença de temperatura entre a condição
final e a condição inicial; Já “Lfusão” é o calor latente de fusão, que é a quantidade de calor que se
acrescenta ao corpo e que causa uma mudança de estado, sem mudança de temperatura.
Figura 2.11– Curva de aquecimento da água.
Em um primeiro momento, ocorre a elevação da temperatura do gelo de –20 até 0C (calor
sensível sendo trocado). Essa parcela é calculada como Q1=10kcal (1kcal=4,186kJ). A água tem
como característica ser uma substância pura e, desta forma, muda de fase à temperatura constante.
Nesta etapa, há apenas troca de calor latente: Q2=80kcal (334,9kJ). Todo o gelo transforma-se em
água líquida e, neste momento, inicia-se o processo de aquecimento, no qual há troca de calor
sensível. O aquecimento prossegue até que a água atinja o ponto de vaporização a 100C, sendo o
calor trocado de 0 a 100C, Q3=100kcal (418,6 kJ). Neste instante, a variação de temperatura cessa
e a troca de calor latente é iniciada. O calor total envolvido no processo é de 190 kcal.
24
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
3- CAPACIDADE DE CÂMARAS FRIAS
3.1- Introdução 
Nesse capítulo vamos mostrar como realizar o dimensionamento de uma câmara frigorífica de
pequeno porte. Inicialmente é importante ressaltar que a conservação de alimentos pode ser
realizada por meio do resfriamento, que é a diminuição da temperatura de um produto até uma
determinada temperatura próxima de 0oC e por meio do congelamento a temperaturas menores que
0oC. Esse processo depende do controle da temperatura, umidade relativa; velocidade e quantidade
de ar circulado e da velocidade de redução de temperatura. A umidade relativa incorreta pode
provocar a desumidificação dos alimentos, o que na maioria dos casos não é um efeito desejado. A
velocidade de congelamento também pode alterar o gosto dos alimentos. 
O objetivo fundamental da conservação é evitar a deterioração dos alimentos, que nada mais é
que a alteração da composição orgânica dos mesmos pelo envelhecimento. No senso comum,
deterioração é a perda ou alteração do gosto, aroma e consistência. Os principais destruidores dos
alimentos são os microrganismos tais como fungos (mofo, leveduras) e bactérias. 
 Há alguns anos as câmaras frias de pequeno porte com máquinas do tipo plug-in vêm
ganhando mercado pela facilidade de instalação. Este tipo de equipamento, na maioria das vezes, já
apresenta um painel digital e degelo automático.
Figura 3.1– Esquema de uma unidade plug-in para uma câmara fria. Fonte: Frigor
Para a dimensionamento desse tipo de equipamento é muito importante realizar a estimativa
correta da carga térmica necessáriapara manter o ambiente refrigerado. 
25
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A carga térmica depende do tipo de produto; frequência de entradas e saídas dos produtos
durante a semana; plano de produção e colheita; 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; tipo de embalagem; temperaturas internas;
umidade relativa interna e externa; duração da estocagem e método de movimentação das cargas.
Nesse texto os cálculos serão realizados no Sistema Internacional de Unidades (watts). Mas é
comum encontrar esses cálculos em kcal/h. Para converter uma unidade em outra basta lembrar que
1kcal/h é igual a 1,16W. 
3.2- Parcelas de carga térmica
Uma câmara fria ganha calor devido à infiltração de ar quente e úmido durante a abertura das
portas para entrada e saída de alimentos, devido à transmissão através das paredes, piso e teto,
devido à presença de pessoas e máquinas internas; devido à iluminação e devido ao produto que é
armazenado. A seguir, vamos detalhar cada uma destas parcelas.
3.2.1- Parcela de transmissão
Corresponde à quantidade de calor transmitida por condução através de paredes, tetos e
pisos. Esta carga depende da diferença de temperatura entre o ambiente externo e o interior da
câmara, das propriedades constitutivas das paredes e da área superficial de troca. Por isso é muito
importante a escolha da espessura e do tipo de isolamento térmico. 
Na Tabela 3.1 são apresentadas essas informações de acordo com o tipo de produto a ser
armazenado. 
Tabela 3.1- Valores práticos para cálculo de carga térmica para câmaras frigoríficas
Carnes Lacticinios Verduras Congelados Ovos Frutas Lixo Peixes
com gelo
Temperatura de entrada
do produto (oC)
+ 15 +15 + 30 - 10 + 30 + 30 + 30 + 10
Temperatura interna da
câmara (oC)
- 1
+ 2 
+ 2 
+ 4
+ 4
+ 6
- 18
-20
 0 + 4
+6
+ 2 + 1
+2
Espessura do
isolamento (mm)
100
(EPS)
100
(EPS)
100
(EPS)
150
(PUR)
100
(EPS)
100
(EPS)
100
(EPS)
100
(EPS)
Calor específico
aproximado
(kJ/kg oC)
3,22 3,56 3,85 1,72 3,06 3,85 3,35 3,18
Movimentação diária
em kg/m2 de área
100 100 80 100 -- 80 100 80
 EPS = isolamento de poliestireno PUR = isolamento de poliuretano 
26
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
É importante ressaltar que o isolamento bem dimensionado também evitará a condensação
de umidade do ar sobre a superfície externa. Para se avaliar a possibilidade de condensação externa
é importante utilizar uma carta psicrométrica para obtenção da temperatura de orvalho do ar. Se a
temperatura externa da câmara for menor que a temperatura de orvalho haverá condensação. Nesse
caso houve problemas no dimensionamento da espessura de isolamento da câmara fria. 
 
Figura 3.2 – Penetração de calor pelas paredes, teto e piso da câmara fria. 
Simplificadamente é possível calcular a parcela de transmissão pela Lei de Fourier para
condução unidimensional. Caso uma parede da câmara receba insolação solar é preciso adicionar
um T’ no valor de T na equação de Fourier. O valor que deve se acrescentado depende da
orientação solar e da cor da parede (Tabela 3.2). 
Tabela 3.2- Valores de T’ (oC) para paredes recebendo insolação.
Orientação da parede Cor da Parede
Escura Média Clara
Leste ou Oeste 6 3,5 2
Nordeste ou Noroeste 3,2 2 1
Norte 1 0,2 0
Forro 10 6 3,5
Em geral, a maioria das câmaras frias é construída em espaços protegidos da radiação solar.
As câmaras de grande porte são protegidas por meio de coberturas metálicas e paredes ou painéis
laterais. 
27
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
3.2.2- Parcela de Infiltração
É a parcela correspondente ao calor do ar que ingressa na câmara através de suas aberturas.
Toda vez que a porta é aberta para entrada e saída de alimentos armazenados o ar externo que
penetra para o interior da câmara acrescenta uma quantidade de carga térmica adicional. Em
câmaras frigoríficas com movimentação intensa e com baixas temperaturas, este valor aumenta.
Nesses casos é muito importante a utilização de uma antessala, uma cortina de ar ou de PVC para
reduzir ao máximo a infiltração. Pode-se calcular a parcela de infiltração (W) por meio da equação
em 3.1.
Onde: “N” é o número de trocas de ar em 1 hora, dado pela Tabela 3.3, Vcâmara é o volume de
ar (m3) e Qremovido é o calor a ser removido do ar (W/ m3) dado pelas Tabelas 3.4 e 3.5. 
Tabela 3.3- Valores de N - número de renovações do ar por segundo (x10-3)
Volume da
 câmara (m3)
Número de renovações “N”
Ti < 0 Ti > 0
15 0,23 0,29
20 0,20 0,25
30 0,16 0,19
50 0,12 0,15
75 0,09 0,12
100 0,08 0,10
150 0,06 0,08
 
Tabela 3.4- kJ/m3 removidos no resfriamento do ar 
para as condições de condicionamento (Ti > 0)
Temperatura
interna (oC)
Temperatura do ar entrando (oC)
25
UR %
30
UR %
35
UR %
40 
UR %
50 60 70 50 60 70 50 60 50 60
15 12,77 18,59 24,57 23,90 35,66 43,95 49,81 56,09 66,14 79,12
10 26,58 32,27 38,18 31,86 48,98 57,35 59,02 69,07 70,74 99,21
5 34,58 44,37 50,23 53,58 60,70 69,07 70,74 80,79 90,42 103,39
0 48,98 54,84 60,28 63,63 71,16 79,12 80,79 90,84 100,05 113,86
28
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Tabela 3.5 – kJ/m3 removidos no resfriamento do ar 
para as condições de condicionamento (Ti < 0)
Temperatura
interna (oC)
Temperatura do ar entrando (oC)
5
UR %
10
UR %
25
UR %
30 
UR %
35
UR %
70 80 70 80 50 60 50 60 50 60
 0 9,17 11,09 14,19 15,36 50,23 56,09 64,88 72,42 82,05 92,09
-5 19,30 20,97 23,48 24,66 59,02 64,88 73,26 80,79 90,00 100,05
-10 27,08 28,76 30,85 32,06 66,14 71,58 80,37 87,49 96,70 106,74
-15 34,95 36,67 38,26 39,43 73,26 78,70 87,07 94,19 103,39 113,44
-20 42,70 44,37 45,63 46,88 79,95 85,81 93,77 101,30 1114,73 120,14
-25 49,81 52,33 52,74 53,58 86,23 92,09 99,63 107,58 116,37 126,42
-30 56,93 58,60 59,02 60,28 92,93 98,37 106,32 113,44 122,23 132,28
-35 64,05 65,72 66,14 66,56 98,79 104,23 112,60 119,30 128,09 133,95
-40 70,74 72,42 72,84 73,26 104,65 110,51 118,46 125,16 133,95 143,58
3.2.3- Parcela do Produto
É a parcela de carga térmica decorrente do calor que deve ser removido do produto que entra
na câmara a uma determinada temperatura. É composta das seguintes partes: calor sensível antes do
congelamento (resfriamento); calor latente de congelamento; calor sensível após o congelamento
(congelamento) e calor de respiração (para frutas). 
Figura 3.3 – Ilustração do armazenamento de produtos dentro de uma câmara fria. 
O produto que entra na câmara deve ser resfriado até a temperatura de condicionamento, em
um determinado intervalo chamado de tempo de condicionamento. Se o produto for conservado
acima da temperatura de congelamento então há apenas troca de calor sensível. Caso seja necessário
congelar o produto há também troca de calor latente devido ao congelamento e ainda calor sensível
29
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
para reduzir a temperatura de congelamento até a temperatura de estocagem (Figura 3.5). 
Figura 3.4- Energia que deve ser removida para congelamento da carne. 
Os valores de calor latente e sensível da carne bovina, peixes e frangos bem como das maçãs
e batatas são mostrados na Tabela 3.6.
Tabela 3.6- Valores aproximados de calor específico, calor latente e ponto de congelamento.
Produto Calor específico antes
do congelamento
(kJ/kg.oC)
Ponto de
congelamento
(oC)
Calor latente de
congelamento
kJ/kg
Calor específico após
o congelamento
(kJ/kg.oC)
Peixe 3,55 -2,2 220 1,86
Carne bovina 3,20 -2,0 230 1,7
Frango 3,30 -2,8 246 1,77
Maçãs 3,65 -1,1 280 1,89
Batatas3,50 -0,7 265 1,84
Exemplo:
Como exemplo, suponha que 200kg de frango a uma Temperatura inicial de +15oC sejam
armazenados em uma câmara fria com Temperatura interna de -20oC. O tempo total para a
temperatura ser reduzida de 15oC para -20oC foi de 16 horas. Com essas informações é possível se
calcular a carga térmica decorrente da parcela do produto por meio de três parcelas, mostradas na
Figura 3.5. 
30
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 3.5- Processo de armazenamento de frango congelado.
Considerando os dados fornecidos pela Tabela 3.6 pode se calcular a troca de calor para
reduzir a temperatura, congelar e novamente reduzir a temperatura do frango como segue:
Considerando o tempo total para redução da temperatura é de 16 horas, pode se estimar a
carga térmica de resfriamento como sendo 1.164W. 
Para frutas e verduras precisamos considerar ainda o calor proveniente do metabolismo
(respiração). A parcela de carga térmica relacionada ao produto, para frutas e verduras é a soma do
calor de resfriamento da temperatura de entrada até a temperatura de conservação e do calor do
metabolismo (Tabela 3.7). 
31
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Tabela 3.7- Dados aproximados para armazenagem de frutas e carnes.
Produto Temperatura
(oC)
Umidade
Relativa
(%)
Tempo de
armazenagem
Taxa de 
Metabolismo
(W/1000kg)
Maçãs 1 85 - 90 2 a 8 meses 12
Bananas 12 a 14 90 10 a 20 dias 48
Laranjas 0 - 9 85-90 3 a 12 semanas 11
Frango congelado -18 90 - 95 9 a 10 meses -
Carne bovina congelada -1 90 - 95 6 a 9 meses -
3.2.4- Parcela decorrente de cargas diversas
É a parcela de carga térmica devido ao calor gerado por iluminação, pessoas, motores e outros
equipamentos. Os motores dos forçadores de ar são fontes de calor e também, de consumo de
energia elétrica. Dentro do possível, deverão ser previstos meios de variar a vazão de ar em função
da necessidade de carga térmica do sistema. Isso pode ser feito com a utilização de variadores de
frequência ou de motores com velocidade variável. A carga térmica liberada pelas pessoas é dada
pela Tabela 3.8. 
Tabela 3.8- Carga térmica devido à movimentação de pessoas dentro da câmara
Temperatura interna 
(oC)
Calor dissipado 
(W)
+ 10 209
+ 5 244
0 273
- 5 302
-10 331
- 15 360
- 20 395
De forma similar podemos estimar também a carga térmica decorrente dos motores na Tabela 2.9.
Tabela 3.9- Calor dissipado pelos motores internos
Volume da câmara (m3) Calor dissipado pelos
Motores (W)
20 121
40 242
60 363
80 484
32
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Observamos que, nem sempre, todas essas parcelas de carga térmica estão presentes. No caso
de um container refrigerado, por exemplo, não há abertura de portas, circulação de pessoas ou
necessidade de iluminação. Se o produto for inserido em uma temperatura próxima a do interior do
container também não haverá a parcela referente à carga de produto. 
A carga térmica avaliada deve ser corrigida para um período de tempo de funcionamento da
câmara. Para degelo natural, utiliza-se um tempo de funcionamento de 16 horas (para temperaturas
maiores que 0oC) e para degelo artificial, utiliza-se tempo de 18 a 20 horas (para temperaturas
menores que 0oC)
Exemplo de Aplicação 1: 
Uma empresa deseja resfriar uma quantidade diária de 1.000kg de lixo. A Temperatura de
entrada do lixo de +32oC. Considere uma taxa de iluminação dentro da câmara como sendo de
10W/m2 (mínimo de 100W). Considere o movimento de 1 pessoa durante 2 horas dentro da
câmara. A câmara está localizada em Florianópolis, onde a TBS é de 32oC e a Umidade Relativa é
de 60%. 
Solução: 
O lixo não tem um tempo determinado de estocagem. Apenas deve ser conservado para não
causar mau cheiro por um período de tempo. De acordo com a Tabela 3.1, a temperatura interna
recomendada para a câmara é de +2oC. A densidade de estocagem ou taxa de movimentação diária é
tabelada também na Tabela 3.1 como sendo 100kg/m2. Nessa condição a câmara deverá ter uma
área de 10m2, ou 2m de largura por 5m de comprimento. Considere que a altura da câmara seja de
2,5m. A área superficial da câmara é calculada a partir da soma das 6 faces da câmara (4 paredes,
teto e piso). Esse valor total é de 55m2. A diferença de temperatura (DT) entre o ambiente externo e
ambiente refrigerado é de 30oC. A espessura do isolamento poliestireno é de 100mm. Para câmaras
pequenas, considera-se que o movimento diário é igual à quantidade armazenada. Após a definição
das medidas da câmara e de sua espessura de isolamento é possível estimar a carga térmica total
considerando-se as parcelas: penetração de calor pelas paredes, piso e teto, infiltração de ar,
produto, iluminação, motores e pessoas.
Para calcularmos a penetração de calor pelas superfícies utilizamos a Equação de Fourier
com um ΔT de 30oC, área superficial da câmara de 55m2, espessura de isolamento de 100mm e
33
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
KEPS= 0,035 W/m.oC. Fazendo-se os cálculos obtém-se uma parcela de carga térmica decorrente das
paredes da ordem de 577W. 
Para o cálculo da infiltração, considera-se que o calor removido para essa faixa de
temperatura e de umidade relativa é da ordem de 71,16kJ/m3, conforme Tabela 3.4 (T > 0oC). O
volume da câmara é de 25 metros cúbicos (2m x 5m x 2,5m). O valor de “N” é obtido na Tabela 3.3
como sendo 0,22 x 10-3 renovações por segundo. Logo, o calor devido à infiltração de ar é da ordem
de 391W.
A carga térmica decorrente do produto é apenas sensível, uma vez que o lixo não é congelado.
O calor específico do lixo é encontrado na Tabela 3.1 como 3,35kJ/kg. oC. 
Se o esfriamento acontece ao longo das 16h de funcionamento é possível estimar que a carga
térmica de resfriamento do produto é de 1.750W. Para isso dividimos 100.500J/(16x3600s). 
Para o cálculo da parcela devido à iluminação, considera-se uma potência de 100W. Para se
estimar a carga térmica devido ao operador da câmara, utilizamos a Tabela 3.8, onde verificamos
que uma pessoa libera aproximadamente 273 W. 
A carga térmica devido ao motor do evaporador é obtida, de forma aproximada, a partir da
Tabela 3.9 como sendo 121W. 
 A carga térmica total é a soma de todas essas parcelas é de aproximadamente 3.212W ou
10.953 BTU/h que é equivalente também a 0,9 TR ou ainda 2.769 kcal/h. 
Exemplo de Aplicação 2: 
Uma empresa deseja resfriar uma quantidade diária de 3330 kg de maçã. A temperatura de
entrada do produto de + 30oC. A temperatura interna da câmara deve ser 0oC. A cidade é São
Joaquim. A densidade de iluminação é de 15W/m2. O número de pessoas trabalhando na câmara é
34
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
de 2 pessoas por um período de 6 horas. A temperatura externa do ar é de 30oC e a UR é de 50%
para o verão. Considere o calor específico da maçã como sendo 3,65kJ/kgo.C. 
Solução:
Considerando-se uma taxa de movimentação diária de 80kg/m2 tem-se a área da câmara
como sendo de 42m2. Definimos que as medidas da câmara são 7m x 6m x 3m de altura. A câmara
será construída com parede isolante de poliestireno (EPS) de 100mm de espessura. O esquema da
câmara é mostrado na Figura 3.6. 
A área de troca das paredes, teto e piso é de 2x(3x6) + 2x(3x7) + 2x (7x 6) = 162m2. Logo, a
carga térmica por transmissão é da ordem de 1.701W. 
Figura 3.6- Esquema da câmara fria para conservação de maçã. 
Para o cálculo da infiltração, considera-se que o calor removido para essa faixa de
temperatura e de umidade relativa é da ordem de 71,16kJ/m3, conforme Tabela 3.4 (T > 0oC). O
volume da câmara é de 126m3 (7m x 6m x 3m). O valor de “N” é obtido na Tabela 3.3 como sendo
0,10 x 10-3 renovações porsegundo. Logo, o calor devido à infiltração de ar é da ordem de 896W.
35
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A carga térmica decorrente do produto é a soma do calor necessário para resfriar a maçã de
30oC para 0oC e da taxa de metabolismo. 
Se o esfriamento acontece ao longo das 16h de funcionamento, temos 5.315W de carga
térmica, devido ao resfriamento do produto e devido ao metabolismo (5.275W + 40W). Chegamos
nesse valor dividindo 303.862 kJ por 16 x 3.600 segundos, que resulta em 5.275W.
Para o cálculo da parcela devido à iluminação, considera-se uma potência de 630W. Para se
estimar a carga térmica, devido ao operador da câmara, utilizamos a Tabela 3.8, onde verificamos
que uma pessoa libera aproximadamente 273W. São duas pessoas entrando e saindo da câmara. Por
isso, esse valor é de 546W. A carga térmica devido ao motor do evaporador é obtida, de forma
aproximada, a partir da Tabela 3.9 como sendo 484W. 
Os percentuais de cada parcela de carga térmica podem ser visualizados na Figura 3.7.
Figura 3.7- Parcelas de carga térmica de refrigeração.
A carga térmica total é estimada em 9.572W, que é equivalente a 32.640 BTU/h ou 2,7 TR.
Considerando-se que 1kcal/h é equivalente a 1,16 W a carga térmica é de 8.251 kcal/h. 
36
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Esse mesmo cálculo pode ser realizado por meio de planilhas eletrônicas disponíveis na
internet, conforme mostrado na Figura 3.8. As diferenças se devem porque a planilha trabalha com
temperatura externa de 32oC. 
Figura 3.8- Carga Térmica estimada usando planilha disponível na internet (Heatcraft)
37
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
4- FUNCIONAMENTO DAS CÂMARAS FRIAS
Na Figura 4.1 é possível visualizar os níveis de pressões do R134a dentro das tubulações de
uma câmara fria para resfriamento de frutas. Observamos que o fluido ingressa no evaporador a
-10oC a uma pressão de 1 bar (equivalente a 100kPa ou 14,5 psi). O ar dentro da câmara fria
encontra-se na faixa de -2 oC a 0oC. A compressão do fluido refrigerante ocorre a pressão de 7,6bar
(110 psi ou 760kPa). 
Figura 4.1- Ciclo de refrigeração e níveis de pressões característicos.
Uma câmara frigorífica é composta basicamente por: Módulo frigorífico (autoportante e
desmontável) ou Alvenaria (requer paredes/laje para fixar o isolamento térmico); Porta frigorífica:
Giratória, Correr, Guilhotina, entre outras; Equipamento de refrigeração: Split system (remoto) ou
Plug-in (fixado na lateral da câmara); Acessórios: Cortina, Pallet, Estantes, Estrado, entre outros. 
38
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Na Figura 4.2 tem-se a ilustração dos componentes de um sistema de refrigeração com as
posições corretas da válvula de expansão eletrônica, do acumulador de sucção, separador de óleo,
do visor de líquido (VL), do filtro secador (FS) e da válvula solenóide (VS).
Figura 4.2- Esquema dos componentes de uma câmara fria. 
4.1- Módulo frigorífico
As paredes das câmaras frias do tipo modular podem ser principalmente de poliuretano ou
de poliestireno. Os painéis possuem, em sua maioria, revestimento de chapas de aço galvanizado e
pré-pintado na cor branca, conformadas com desenho trapezoidal. Os modelos mais comuns
possuem juntas do tipo macho e fêmea com perfil de recobrimento metálico da junta, caixas de
junção com corpo de plástico e gancho em aço especialmente desenvolvido para e estruturação e
estanqueidade, com aplicação de cordão de silicone pelo lado que corresponde à barreira de vapor
(Figura 4.3).
39
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 4.3- Ilustração do encaixe do isolamento de uma câmara fria. 
Entretanto, existem modelos mais modernos, especialmente utilizados em câmaras de
pequeno porte, com sistema de conexão acoplado aos módulos. Estes sistemas possuem montagem
extremamente simplificada, mas possuem restrições dimensionais. 
Figura 4.4- Esquema da montagem dos painéis de isolamento de uma câmara fria.
40
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
O poliuretano é uma Espuma rígida de poliuretano (PUR) injetado com densidade média de
38kg/m³ e Coeficiente de condutividade térmica de 0,028W/m.°K. As Espessuras de PUR padrão
são de 50mm, 80mm, 100mm, 120mm, 150mm e 200mm podendo variar de acordo com o
fabricante.
Na Tabela 4.1 podemos verificar as características mais importantes dos painéis em
poliuretano (PUR), dá-se especial importância a largura padrão que é a largura dos painéis
modulares, qualquer parede deve ser configurada através de múltiplos deste valor, ou será
necessário realizar o corte de placas.
Tabela 4.1- Dados de painéis de isolamento PUR.
As câmaras também podem ser construídas em painéis de Poliestireno expandido (EPS) com
densidade média de 14kg/m³ e coeficiente de condutividade térmica de 0,040W/m.°K. Para este
material estão disponíveis as espessuras padrão: 50mm, 75mm, 100mm, 125mm, 150mm, 200mm e
250mm, conforme Tabela 4.2.
Tabela 4.2- Dados de painéis de isolamento EPS.
41
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
4.2- Porta frigorífica
Um dos elementos mais importantes para o funcionamento correto e eficiente de qualquer
tipo de câmara fria ou frigorífica é a porta. Fabricada em medidas padronizadas ou sob medida, elas
precisam demonstrar resistência, segurança, durabilidade e eficácia no isolamento.
De modo geral, as portas de uma câmara frigorífica devem ser fabricadas com revestimento
de aço galvanizado com tratamento superficial, com objetivo de aumentar a resistência à oxidação e
facilitar a pintura. Elas podem ser de abrir (giratória) ou de correr. A porta giratória é fixada por
meio de dobradiças metálicas padronizadas e reforçadas. Já a porta de correr funciona por meio de
um trilho que permite o seu deslizamento (Figura 4.5).
Figura 4.5- Esquema de uma porta de correr para câmara fria – Fonte EOS
As portas para as câmaras frigoríficas precisam obedecer a alguns critérios importantes para
o seu funcionamento como um núcleo isolante determinado pelas normas da ABNT, vedações em
borracha EPDM, parafusos em aço inox, entre outros. Também é possível que, de acordo com cada
projeto, a porta para câmara frigorífica tenha diversas características opcionais. Dentre elas, estão
soleiras para embutir produtos congelados, chapas de proteção, janelas de inspeção, além de
sistemas de cadeados e sistemas de aquecimento no batente, especialmente importante em câmaras
de baixa temperatura, em que a formação de gelo impede a abertura da porta.
Alguns modelos de porta giratória possuem painel acoplado, facilitando a montagem da
câmara já que não exige o corte. Nestes casos especificamente, é necessário que os painéis e a porta
42
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
sejam do mesmo fabricante. Nos demais casos é possível verificar se os componentes de
fabricantes diferentes são compatíveis.
A escolha entre portas de correr ou giratórias é feita de acordo com a necessidade. Portas de
correr, em sua maioria, apresentam maiores vãos de abertura, mas exigem que a extensão da parede
em que são instaladas possua ao menos o dobro da largura da porta escolhida e possuem custo mais
elevado em relação as portas giratórias.
 
4.3- Equipamentos de refrigeração
O equipamento de refrigeração permite selecionar a temperatura de trabalho (set point)
numa faixa entre + 20°C até - 45°C. Temperaturas inferiores a -45°C podem ser atingidas mediante
a utilização do equipamento em sistema cascata,ou seja, o primeiro estágio refrigera o segundo
estágio, que por sua vez mantém a temperatura da câmara dentro do valor pretendido.
Os equipamentos de refrigeração utilizados em câmaras frias se dividem em dois tipos
principais: Plug-in (fixado na lateral da câmara) e Split system (remoto).
O sistema plug-in tem o sistema de refrigeração acoplado, parecido com um aparelho de ar
condicionado do tipo janela, o que facilita a instalação, não exigindo o uso de soldas, vácuo e carga
de gás na instalação. O comprimento máximo de 1 metro da tubulação de fluido refrigerante e o
projeto otimizado do sistema de compressão e condensação torna o plug-in mais eficiente para as
pequenas aplicações. O Split system (remoto) é composto por: evaporadores, unidade
condensadora, dispositivo de expansão, visor de líquido, filtros secadores, filtro de líquidos,
pressostatos, dentre outros componentes. 
O ∆T mais utilizado nos projetos para câmara fria de pequeno porte é de 6ºC. Na tabela 4.3 a
tem-se valores de umidade relativa para evaporadores com convecção forçada. 
Tabela 4.3- Umidade relativa de acordo com a aplicação.
43
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
4.4- Equipamentos do tipo Plug-in
O Plug-in ou Monobloco frigorífico consiste na extensão do conceito de ar condicionado de
janela para aplicação em câmaras frigoríficas. Os componentes agrupados em um único chassi, são
montados e testados de fábrica, é de fácil instalação, pois basta encaixá-lo na abertura da parede da
câmara e conectar a alimentação elétrica.
Figura 4.6- Esquema do posicionamento de um equipamento plug-in.
A seleção destes equipamentos é simplificada. Deve ser considerado principalmente a
temperatura de evaporação e/ou temperatura interna, de acordo com o fabricante, e a carga térmica.
Para equipamentos de pequeno porte, é preciso ainda verificar o volume máximo de refrigeração
que o equipamento permite. 
Como exemplo, observe o manual de um equipamento da Heatcraft da linha Euromon.
Suponha que o objetivo seja refrigerar uma câmara para conservação de carnes congeladas, com
temperatura interna de -18ºC e capacidade térmica de 1200 kcal/h (aproximadamente 1,4TR).
Considere que a câmara tenha dimensões de 2m x2m x 2,5m.
O primeiro passo na seleção do equipamento é a verificação da nomenclatura que o
equipamento utiliza. Para isso localizamos no manual a tabela relacionada - Equipamento plug-in
Euromon de 3/8 a 2HP.
44
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 4.7- Sistema plug-in.
https://www.heatcraft.com.br/p/euromon.html
https://www.heatcraft.com.br/product_docs/Catalogo/Monobloco_Euromon.pdf
A seguir devemos procurar uma tabela que relacione a capacidade térmica do produto com
os modelos disponíveis. Há duas tabelas de seleção de equipamentos neste fabricante, uma para
baixas temperaturas (temperaturas internas inferiores a 2ºC e limitadas a -18ºC) e outra para altas
temperaturas (com limitação em 2ºC). No nosso caso temos temperatura interna de -18ºC (este
fabricante não utiliza a temperatura de evaporação para seleção, mas outros fabricantes podem
utilizar este dado), esta é a temperatura mínima alcançada pelos equipamentos de baixa
temperatura, portanto podemos utilizar estes. 
45
https://www.heatcraft.com.br/product_docs/Catalogo/Monobloco_Euromon.pdf
https://www.heatcraft.com.br/p/euromon.html
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A capacidade de 1200 kcal/h faz com que a seleção recaia sobre o equipamento BPN020L6,
onde: 
B – Modelo Bohn;
P – Unidade do tipo compressor hermético;
N – Aplicação interna ( não deve ser exposto a ambiente externo com incidência de
chuvas e sol);
020 – Potência equivalente de 2HP;
L – Faixa de temperatura Baixa;
6 – Fluido refrigerante R-404A;
Nesse exemplo a câmara funciona com tensão de 220V 1F 60Hz, ou 380V 3F 60Hz.
Portanto poderíamos utilizar B ou D para nossa aplicação. Também devemos verificar se o volume
46
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
máximo da câmara é atendido, no nosso caso temos 2mx2mx2,5m. Logo, temos volume de 10m³,
muito abaixo dos 20m³ de limite, portanto o equipamento é adequado. Na Figura 4.6 tem-se os
detalhes construtivos do sistema plug-in. 
Figura 4.8- Detalhes construtivos de um sistema plug-in.
4.5- Evaporador
No caso de utilização de equipamentos do tipo Split System, é preciso realizar a seleção
individual de cada componente. O primeiro equipamento a ser selecionado deve ser o evaporador. 
47
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 4.9- Ilustração de um evaporador forçado. 
Quanto ao cálculo de carga térmica, observamos que o tipo de degelo está associado à
temperatura de evaporação do refrigerante. Temperaturas de evaporação abaixo de zero provocam o
congelamento da umidade no evaporador. Este congelamento bloqueia a serpentina, na maioria dos
novos sistemas o controlador da câmara (CLP) possui um sensor de temperatura para verificar o fim
do degelo. Em geral são programadas paradas da máquina para degelo e o final do degelo pode ser
realizado por temperatura (sensor próximo a serpentina) ou por tempo programado previamente no
controlador. Os dois principais tipos de evaporadores são: Degelo natural e Degelo artificial
(geralmente com resistência elétrica ou gás quente). O processo de degelo a gás quente consiste em
desviar o vapor superaquecido proveniente da descarga do compressor (alta pressão e alta
temperatura) para o evaporador, realizando o degelo de dentro pra fora da serpentina. A principal
vantagem é a economia de energia, aproximadamente 70% do calor do degelo é direcionado à
camada de gelo, tendo apenas 30% desta energia térmica dispersa na câmara, permitindo que os
processos de degelo sejam mais curtos (em média, 10 minutos por degelo).
A seleção de evaporadores também deve levar em conta as nomenclaturas dos fabricantes e
deve ser observada de forma minuciosa, quais os dados utilizados para seleção do equipamento. Em
geral, utiliza-se a capacidade térmica, a temperatura de evaporação e o tipo de degelo. Sendo que,
em alguns modelos o tipo de degelo pode ser determinado posteriormente, facilitando ainda mais a
seleção. Caso a capacidade térmica necessária não seja encontrada, deve ser utilizado o valor mais
próximo, desde que esteja acima do mínimo calculado. 
48
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 4.10- Detalhes de catálogo das evaporadoras.
49
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
4.6- Unidade Condensadora
A unidade condensadora compreende o conjunto compressor-condensador. Os desempenhos
do compressor e do condensador são afetados pela temperatura de evaporação e pela temperatura de
condensação, que irão definir pressões de condensação e evaporação correspondentes. É importante
determinar estas pressões no diagrama p-h do fluido refrigerante. 
Figura 4.11- Ilustração da interligação da unidade condensadora.
Para o caso dos condensadores resfriados a ar, a capacidade da unidade condensadora é
função direta da temperatura de bulbo seco do ar ambiente. Assim teremos que definir os seguintes
parâmetros para selecionarmos a unidade condensadora mais adequada: 
50
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Quando selecionamos a unidade condensadora em separado do compressor devemos
considerar a capacidade do condensador como sendo igual a carga térmica calculada mais o calor
ganho no compressor. Para compressores abertos a capacidade do condensadordeve ser
aproximadamente 30% maior do que a capacidade do evaporador
4.7- Válvula de expansão
A válvula de expansão mais utilizada em câmaras frigoríficas é a de expansão termostática.
O tipo de equalização (interna ou externa) deverá ser definido em função do evaporador
selecionado. A seleção da válvula é função da capacidade requerida (carga térmica) e da
temperatura de evaporação e de condensação em que deverá operar, além do tipo de refrigerante
utilizado no sistema. A capacidade que aparece indicada na válvula é denominada de capacidade
nominal. Para definir a capacidade real da válvula é preciso definir a temperatura de evaporação e
de condensação em que a válvula opera e consultar o catálogo da válvula.
Figura 4.12 – Ilustração de uma válvula de expansão termostática.
A válvula de expansão com equalização externa deverá ser utilizada quando a perda de carga
no evaporador for significativa. Neste caso a temperatura na saída do evaporador por conta da
queda de pressão é menor do que a temperatura de evaporação após a saída, orifício da válvula.
Como o bulbo sensor está medindo a temperatura na saída do evaporador que está mais baixa, caso
51
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
se utilize equalização interna a válvula só vai abrir com um superaquecimento maior para
compensar a perda de carga no evaporador. 
EVAPORADOR
ENTRADA DE 
FLUIDO 
VÁLVULA DE 
EXPANSÃO
BULBO SENSOR
FLUIDO VAPOR 
PARA SUCÇÃO
DO COMPRESSOR
Figura 4.13- Ilustração de uma válvula de expansão termostática.
O efeito final é um superaquecimento exagerado que é obtido com o evaporador operando
mais seco do que o normal. Este efeito provoca a redução da capacidade do evaporador e por fim da
eficiência da máquina (COP). Por esta razão deve-se utilizar a válvula correta. 
Para distinguir uma válvula com equalização externa é só observar a presença do
equalizador externo – tubo capilar – que é ligado no corpo da válvula e na tubulação na saída do
evaporador.
Nas câmaras frigoríficas como em outros equipamentos de refrigeração e ar condicionado é
importante a eficiência no controle. As unidades plug-in que já incorporam um controlador
programável (CLP) são uma resposta a esta tendência. Existe a possibilidade de se utilizar válvulas
eletrônicas ao invés de válvulas de expansão termostáticas.
As válvulas eletrônicas controlam a temperatura na saída do evaporador através de um
sensor eletrônico (PT-100 ou termistor). Não há necessidade de leitura de pressão, uma queda na
temperatura na saída da válvula indica excesso de líquido provocando o fechamento da válvula. O
uso das válvulas eletrônicas permite superaquecimentos da ordem de 2ºC em comparação com o
superaquecimento usual de uma válvula mecânica termostática que é da ordem de 7ºC. Ou seja,
com as válvulas eletrônicas o evaporador é mais bem aproveitado. 
Como citado anteriormente vimos que a capacidade nominal da válvula não representa o
valor real em operação. Exemplo: Válvula = TAD 0,4 (equalização interna) - Fluido = R134a
52
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Capacidade nominal = 0,4 TR. Observe que a capacidade da válvula varia com as condições de
operação.
A escolha de uma válvula de expansão com capacidade muito maior ou menor que a da
instalação (compressor/evaporador/condensador) pode resultar em operação deficiente. Uma
válvula excessivamente grande pode inundar o evaporador, com risco de golpe de líquido para o
compressor. Uma válvula de capacidade menor do que a capacidade do sistema alimenta com
deficiência o evaporador, produzindo uma condição de equilíbrio de baixa pressão de evaporação (o
compressor succiona bem mais do que a válvula fornece de refrigerante), o que reduz a capacidade
do sistema e pode comprometer o funcionamento da câmara no verão – aumentando a temperatura
de conservação do produto. Em alguns casos, se a diferença for muito grande o pressostato de baixa
pode ser acionado e o sistema não consegue operar.
A pressão de condensação é influenciada pelas condições ambientais. No verão a tendência é
o sistema operar com pressões de condensação mais altas tanto na condensação à água quanto na
condensação a ar. No inverno há um aumento do rendimento pela queda da pressão de condensação,
no entanto se a pressão de condensação cair demasiadamente pode vir a interferir no funcionamento
da válvula de expansão. A válvula passa a liberar menos refrigerante do que o sistema necessita
podendo levar ao desarme do sistema. Para evitar este inconveniente é comum controlar a pressão
de condensação do sistema. Nos sistemas com condensação a ar controlam-se os ventiladores dos
condensadores e nos sistemas a água regula-se através de uma válvula a quantidade de água que
entra no condensador mantendo a pressão de condensação dentro dos limites admissíveis. Não é
rara a ocorrência de alimentação deficiente da válvula de expansão em virtude da ocorrência de
vapor na entrada da válvula (bolhas). Este vapor prejudica a passagem da quantidade certa de
refrigerante para o evaporador reduzindo a sua capacidade. A principal razão para esta ocorrência é
a falta de fluido refrigerante. Mas outros problemas podem influenciar, como por exemplo, o
bloqueio do filtro secador.
De forma generalizada, podemos realizar a seleção da válvula verificando o tipo de fluido
refrigerante a ser utilizado, a temperatura de evaporação, a temperatura externa e a capacidade de
refrigeração. É importante verificar na tabela de seleção do equipamento de que forma estas
variáveis se relacionam e quais são as unidades. 
53
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
4.8- Controlador
O controlador de uma câmara frigorifica serve para realizar a automação de todas as funções
dos equipamentos, ele recebe os sinais de entrada dos sensores de temperatura e por vezes, degelo e
realiza o controle das saídas de acordo com o determinado pela configuração realizada. Existem
controladores cujas saídas são dependentes das entradas, são monitoradas as temperaturas interna
e/ou externa assim como a formação de gelo para determinar o acionamento dos equipamentos e do
degelo, em outros estas funções são realizadas de acordo com temporizadores internos.
A seleção do equipamento a ser utilizado depende do projetista e das necessidades do
projeto, por vezes, o custo também é fator determinante nesta seleção. Juntamente ao controlador
devem ser selecionados os sensores, contatores, e outros elementos necessários ao funcionamento
do sistema. Em geral o controlador é posicionado em um quadro de comando acessível ao
operador, geralmente acima da porta de entrada no lado externo da câmara.
Figura 4.14- Esquema elétrico de uma câmara fria.
4.8- Válvulas solenoides
 A válvula solenoide serve para controle do fluxo de fluido ao longo do sistema. Seu
comando é realizado pelo controlador. É um elemento de baixa complexidade de seleção, em geral
pode ser selecionado de acordo com o diâmetro da linha em que instalado (linha de líquido), a
capacidade também deve ser considerada, mas por ser uma chave simples, é comum que a
capacidade esteja muito acima da necessária para as linhas em que é instalada.
54
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Figura 4.15- Ilustração de válvulas solenoides. 
4.9- Visor de Líquido
O visor de líquido é um dos elementos mais simples do sistema inteiro, é basicamente uma
parte do duto desenvolvida para uma visualização rápida do estado do fluido refrigerante no
sistema. Indicam a presença de umidade através da mudança de coloração, sendo que a umidade
aceitável será indicada pela corverde e a cor amarela indicará que o sistema está saturado.
Quando o indicador de umidade indicar (amarelo), o filtro secador deverá ser trocado. Indica ainda
a presença de gases não condensáveis, falta de fluido refrigerante e possível obstrução do filtro
secador. A seleção pode ser feita levando-se em conta o diâmetro da linha em que é instalado (linha
de líquido). 
Figura 4.16 - Ilustração de um visor de líquido
55
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
4.10- Filtro secador
Filtros secadores são componentes instalados em sistema de refrigeração com a função de
reter a umidade e partículas sólidas. São construídos em cobre ou ferro. Internamente possui uma
tela grossa na entrada e uma tela fina na saída, entre as telas são colocados dessecantes que podem
ser molecular Sieves ou sílica-gel que absorvem umidade em um sistema de refrigeração. O filtro
deve ser instalado na posição vertical com a saída para baixo. Quando esta posição não for possível,
pode-se montá-lo na horizontal, porém jamais deve ser montado na vertical com a saída para cima.
O filtro secador exerce duas funções de suma importância para o bom funcionamento de um
sistema de refrigeração: retém partículas de sujeira que em circulação no circuito poderiam causar
obstrução ou danos as partes mecânicas do compressor; absorve a umidade residual do circuito que
porventura não tenha sido removida pelo vácuo, evitando todos os danos que causam no sistema
como formação de ácidos, corrosão aumento de pressões, congelamentos com consequente
obstrução do sistema.
Com o surgimento de diversos fluidos refrigerantes alternativos, várias opções de filtros
secadores foram desenvolvidas. Deve ser escolhido de acordo com sua aplicação, levando em
considerando fluido refrigerante, pressões de trabalho e fluxo de massa.
Figura 4.17- Ilustração de um filtro secador.
4.11- Tubulações
Deverão ser definidos os diâmetros das linhas de vapor (linha de baixa pressão - sucção) e
de líquido (linha de alta - entrada do evaporador). O diâmetro destas linhas é função da perda de
carga (queda de pressão) nos trechos retos de tubulação e também nos acessórios utilizados que
provocam perdas de carga localizadas.
56
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
A definição do comprimento equivalente das redes só é possível após a conclusão do leiaute
da instalação. lém do diâmetro correto da tubulação é necessário lembrar que o traçado (disposição)
da rede também é importante para que se garanta o retorno de óleo ao compressor.
Além do comprimento em tubulação reta, é preciso verificar que cada, acessório, curva ou
outras peças especiais causa também uma perda de carga, influenciando no diâmetro a ser escolhido
para as tubulações. 
4.12- Controles de uma câmara fria
Na Figura 4.16 tem-se um diagrama unifilar de um sistema de refrigeração para câmara fria.
Figura 4.18 – Esquema unifilar de uma câmara fria. 
O sistema opera comandado pelo termostato KP-61 que controla a temperatura interna da
câmara, com a utilização de pump-down que é o recolhimento automático do fluido refrigerante
para o tanque de líquido na parada do sistema. 
57
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
O que caracteriza o sistema com recolhimento é a presença da válvula solenóide (EVR). A
válvula solenóide está conectada em série com o termostato da câmara (KP-61). Esta solenóide é do
tipo normalmente fechada, ou seja, quando desenergizada ela permanece fechada. 
Quando a temperatura da câmara começa a subir ultrapassando o setpoint regulado no
termostato da câmara o contato do termostato fecha energizando a solenóide e forçando a sua
abertura permitindo a passagem de fluido refrigerante vindo do tanque de líquido para a válvula de
expansão, neste caso a linha de baixa é pressurizada (sucção) permitindo o funcionamento do
compressor. 
Em caso contrário, quando a temperatura começa a baixar excessivamente o termostato irá
abrir o seu contato e desenergizar a válvula solenóide que se fecha. Com o fechamento da válvula
solenóide o fluido refrigerante é bloqueado, mas o compressor continua operando fazendo com que
a pressão de baixa do sistema diminua se aproximando do vácuo. O pressostato de baixa então
desarma abrindo um contato e desligando o compressor. Neste intervalo o fluido refrigerante foi
quase totalmente recolhido para o tanque de líquido.
Observe que o pressostato KP-15 está continuamente monitorando as pressões de alta e de
baixa do compressor. Neste esquema com pump-down (recolhimento) o pressostato de baixa rearma
automaticamente, ou seja, se a pressão de baixa estiver em níveis normais ela libera a entrada do
compressor. Já o pressostato de alta é do tipo com rearme manual, a princípio no caso de desarme
do pressostato de alta o técnico rearma manualmente este pressostato e liga novamente o sistema.
Em caso de persistir o desarme deverá ser verificado o problema que está provocando o aumento
excessivo da pressão de alta, por exemplo, queima do ventilador do condensador ou condensador
bloqueado. O pressostato de óleo só irá ser instalado nos sistemas que possuem compressores com
lubrificação forçada, que são os modelos geralmente encontrados nos sistemas comerciais utilizados
em supermercados. 
O filtro secador (DML) e o visor de líquido e indicador de umidade (SGI) estão isolados por
duas válvulas de bloqueio manual (GBC), esta montagem facilita a eventual troca de um destes
componentes, por exemplo, em uma troca de compressor. 
O trocador de calor intermediário (HE) está conectando a linha de sucção (fria) com a linha
de líquido (quente) da mesma forma que ocorre no refrigerador doméstico onde o tubo capilar passa
por dentro do tubo de sucção. Esta montagem não é muito comum nas instalações de refrigeração, o
resultado é o aumento do superaquecimento do gás frio (sucção do compressor) e o aumento do
58
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
subresfriamento do líquido quente que vai para a válvula de expansão. O objetivo com este tipo de
trocador é garantir o subresfriamento do líquido e aumentar o COP (eficiência do sistema). 
A válvula de expansão (TE) indicada no esquema anterior é do tipo termostática com
equalização externa, observe que saem dois tubos capilares da válvula, um que está ligado ao bulbo
sensor para medição da temperatura na saída do evaporador e outro para ligação da equalização
externa (tomada de pressão). 
O separador de óleo (OUB) é responsável por retirar o óleo que é arrastado no processo de
compressão e retorná-lo para o cárter do compressor. Nos sistemas que operam com baixa
temperatura o uso do separador de óleo é recomendável.
59
Projeto de câmaras frias de pequeno porte – Prof. Jesué Graciliano da Silva – IFSC São José
Exemplo de aplicação: 
Um dono de supermercado deseja construir uma câmara fria de 8m x 4m x 3m para
armazenagem de frango congelado. A carga de 3.200 kg de frango chega do distribuidor a uma
temperatura de -10ºC e precisa ser conservado a uma temperatura de -20ºC. 
Passo 1 – Seleção dos painéis Frigoríficos
Cada fabricante possui uma largura padrão diferente, para resolução de nossos exercícios
utilizaremos um valor padrão de 1,15 m devemos entender que, o comprimento dos painéis é de
acordo com a encomenda. 
Passo 2 – Determinação das temperaturas de evaporação e de condensação
A temperatura do fluido R404A (utilizado devido a baixa temperatura interna) atravessando
o evaporador é de -26ºC, para melhorar a seleção podemos utilizar -25ºC. Já a temperatura de
condensação do fluido atravessando o condensador pode ser estimada em aproximadamente 38ºC.
 Consideramos ΔT aproximado de 6ºC entre o fluido e o interior da câmara fria. Lembrando

Continue navegando