384861-Carga_térmica_refrigeração_-_ASHRAE

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Carga térmica de refrigeração 
conforme ASHRAE
ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
Carga térmica de refrigeração
A carga térmica de refrigeração considera as taxas de calor na câmara:
1) Carga de transmissão –calor transferido para o interior do espaço 
refrigerado através das superfícies;
2) Carga do produto –calor removido dos produtos ou produzido pelos 
produtos existentes dentro da câmara;
3) Carga de infiltração de ar –calor do ar que entra no espaço 
refrigerado;
4) Carga interna –calor referente a lâmpadas, motores elétricos e 
pessoas trabalhando dentro da câmara
5) Carga referente ao equipamento de refrigeração
1) Carga de transmissão
O calor sensível através de paredes, piso e forro; em regime 
estacionário é 𝑄𝑡𝑟
𝑄𝑡𝑟=𝑈𝐴𝑇
𝑄𝑡𝑟- ganho de calor em [W]
U – coeficiente global de transferência de calor [W/m2K]
A – área [m2]
T –diferença de temperatura do ar externo (ou solo ou outra sala) e a 
temperatura do espaço refrigerado [°C]
1) Carga de transmissão
O coeficiente global de transferência de calor, U para paredes, piso e forro 
pode ser calculado pela equação:
hi= coeficiente de transferência de calor por convecção interno [W/m
2K]
k= condutividade térmica do material [W/mK]
he= coeficiente de transferência de calor por convecção externo [W/m
2K]
L = espessura do material [m]
1) Carga de transmissão 
N =1 – paredes e forros de um material somente, como painéis 
térmicos, onde se despreza o efeito térmico das chapas metálicas, por 
serem finas e boas condutoras de calor. 
Para pisos devem ser consideradas as camadas de concreto existentes, 
normalmente, na ordem, piso, isolante, contra-piso e solo. Neste caso 
existe apenas coeficiente de convecção interno. 
Os Coeficientes de transferência de calor por convecção, incluindo 
radiação infravermelha com emissividade 0,9, pode ser calculados com 
a equação: 
u é a velocidade do ar junto à superfície, m/s. 
Espessura mínima de isolamento para 
poliuretano 
A espessura mínima de isolamento para poliuretano, função da 
temperatura interna da câmara. Para outros isolantes é preciso corrigir 
a espessura do isolamento com a equação: 
Onde x é a espessura corrigida, xT a espessura tabelada e k a 
condutividade do isolante que será utilizado. 
Diferencial de temperatura 
O diferencial de temperatura é calculado por: 
TE = temperatura externa, que depende da cidade, usando-se o dia de verão 
de 0,4% na temperatura de bulbo seco 
TI = temperatura interna, que depende das condições internas de estocagem 
AS = acréscimo por efeito do sol 
Em alguns casos a diferença de temperatura T deve ser ajustada para 
considerar o efeito do sol na carga térmica.
Acréscimo por efeito do sol [°C]
Os valores da tabela se aplicam sobre um período de 24h
A tabela acima não deve ser usada para cálculos de ar condicionado
2) Carga do produto
As principais cargas devidas aos 
produtos colocados dentro das 
câmaras frias são:
- calor que deve ser removido
para reduzir a temperatura do
produto até a temperatura de
estocagem
- Calor gerado por frutas e 
vegetais
2) Carga do produto 
1. Calor removido para resfriar o produto desde a temperatura inicial 
até outra acima do congelamento, para produtos resfriados 
2) Carga do produto 
2. Calor removido para resfriar o produto desde a temperatura inicial 
até a temperatura inicial de congelamento do produto 
Q2 = calor removido [kJ]
m = massa de produto [kg]
Cpr = calor específico do produto resfriado [kJ/kg]
Ti = temperatura inicial acima do congelamento [°C]
Tc = temperatura de congelamento do produto [°C]
2) Carga do produto 
3. Calor removido para congelar o produto: 
2) Carga do produto 
4. Calor removido para resfriar o produto desde a temperatura inicial 
de congelamento do produto até a temperatura final de estocagem do 
produto congelado: 
Q4 = calor removido [kJ]
m = massa de produto [kg]
Cpc = calor específico do produto congelado [kJ/kg]
Tc = temperatura inicial do congelamento do produto [°C]
Tf = temperatura final de estocagem do produto 
congelado [°C]
2) Carga do produto 
5. Calor removido para resfriar pallets, caixas, containers e outros 
materiais de contenção de alimentos 
2) Carga do produto 
6. Potência térmica para resfriar o produto desde a temperatura inicial 
até a temperatura final: 
2) Carga do produto 
7. Potência térmica na respiração de frutas e vegetais
No armazenamento de frutas e/ou vegetais ocorre oxidação da glicose 
dos alimentos conforme equação abaixo, liberando calor
2) Carga do produto 
8. Potência total de refrigeração devida ao produto
• Nas equações acima não é considerado o ganho de calor latente devido a 
remoção de umidade do produto. 
A quantidade de umidade removida pode ser estimada como uma pequena 
porcentagem da massa de produto, o que permite o cálculo do calor latente.
Condições de estocagem para frutas e 
vegetais
Condições de estocagem para carnes, 
laticínios e outros
Propriedades térmicas dos alimentos
Calor de respiração
3) Carga Interna
• Divide-se em equipamento elétrico, equipamentos de movimentação, 
equipamentos de processamento, pessoas e carga latente
• -Equipamento elétrico: energia elétrica dissipada no espaço refrigerado 
(lâmpadas, motores, aquecedores e outros equipamentos) deve ser 
incluída na carga térmica interna. As lâmpadas podem ser calculadas com 
taxas de iluminação, por exemplo 10 W/m2de piso.
• -Empilhadeiras: em alguns casos podem ser um grande e variável 
contribuinte para a carga térmica. O calor dissipado depende do nível 
energético de operação de cada empilhadeira presente na câmara.O nível 
energético de uma empilhadeira elevando uma carga é diferente de outra 
transitando vazia. É necessário consultar catálogo do fabricante.
3) Carga Interna
Equipamentos de processo: moinhos, misturadores, equipamentos de 
cocção e outros podem estar nas áreas refrigeradas ou plantas de 
processamento de alimentos. Também podem existir equipamentos 
para empacotamento dos alimentos. 
• Pessoas: contribuem com a carga térmica, e sua carga depende de 
fatores como a temperatura da sala, tipo de trabalho, tipo de 
vestimenta e tamanho da pessoa. A carga térmica de uma pessoa 
pode ser estimada como: 
3) Carga Interna
• Onde Qpes–calor liberado pelas pessoas [W]
• N –número de pessoas presentes no ambiente
• T –temperatura da câmara fria [°C]
• O termo dentro do parênteses representa o calor liberado por uma 
pessoa em W, que aumenta com a diminuição da temperatura interna 
da câmara (temperatura negativa)
• Quando as pessoas entram e saem da câmara, trazem um calor 
adicional. Porém, elas não permanecem o tempo todo dentro da 
câmara, ocorrendo uma compensação.
3) Carga Interna
-Carga latente: a parcela latente da carga térmica interna é usualmente 
pequena. Em casos especiais pode ser calculada.
4) Carga do ar de infiltração
• O ganho de calor associado ao ar de infiltração pode chegar a metade 
da carga de refrigeração em câmaras de distribuição e similares.
• A infiltração comumente ocorre devido a diferença de densidade do 
ar entre a câmara e adjacências. O ar frio e denso interno sai pela 
parte inferior da porta aberta enquanto o ar quente externo entra 
pela parte superior da porta.
4) Carga do ar de infiltração
4) Carga do ar de
infiltração
4) Carga do ar de infiltração 
• O ganho de calor pelas portas devido às trocas de ar (infiltração) pode 
ser calculado por 
4) Carga do ar de infiltração 
• Para fluxo completamente estabelecido 
  estrriest uhh
A
Q 
2

4) Carga do ar de infiltração 
• Fator de densidade Fm 
As densidades do ar podem ser retiradas das cartas
psicrométricas, pelo inverso do volume específico
4) Carga do ar de infiltração
• Para uso cíclico, irregular e constante da porta, o fator temporal de 
abertura da porta pode ser calculado por
Dt–porção temporal decimal em quea porta está aberta
P –número de passagens pela porta
p–tempo em que a porta fica aberta em cada passagem. Para portas 
convencionais fica na faixa de 15 a 25 s por passagem.
o–tempo em que a porta fica aberta em min
d–intervalo de tempo em análise, h
4) Carga do ar de infiltração
• O fator de fluxo de porta Dfé a relação entre a troca real de ar e a 
troca de fluxo completamente estabelecido. O fluxo completamente 
estabelecido ocorre somente quando a porta fica aberta para uma 
grande sala ou para o exterior, e o fluxo não é impedido por 
obstruções (como pilhas de produto). Nestas condições de fluxo 
desimpedido, Dfé fica entre 0,7 e 0,8.
• A efetividade E de dispositivos de proteção da porta como portas 
automáticas rápidas, vestíbulos e cortinas de ar varia de 0,7 a 0,95. 
Para portas sem dispositivos de proteção, E =0
5) Cargas relacionadas com o equipamento e 
fator de segurança
Ganhos de calor associados com a operação do equipamento de refrigeração 
consiste essencialmente do seguinte:
-Calor do motor do ventilador do forçador de ar
-Calor de reaquecimento no caso de controle de umidade
-Calor de degelo onde a serpentina opera em temperatura abaixo do 
congelamento e deve ser periodicamente degelada
É necessário inserir também um fator de segurança por possíveis 
discrepâncias entre os critérios de projeto e condições de operação.
Recomenda-se acrescentar 15% as cargas térmicas calculadas para 
considerar os elementos acima comentados.
Bibliografia:
• Apostila do Curso da ASBRAV de qualificação profissional: 
“Refrigeração de alimentos”; Paulo Otto Beyer, Eng. Mec. Prof. Dr.; 
2015
• ASHRAE 2014 RefrigerationHandbook–Chapter24 –RefrigeratedLoad
• ASHRAE 2014 RefrigerationHandbook–Chapter21 –Commodity 
StorageRequirements
• ASHRAE 2014 RefrigerationHandbook–Chapter19 –
ThermalPropertiesofFoods