Camara_frigorifica

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA: REFRIGERAÇÃO 
PROFESSOR: DR. MARIO EDUARDO
ALUNA: EUGÊNIA TELIS DE VILELA SILVA
PROJETO DE UMA CÂMARA DE 
ARMAZENAMENTO REFRIGERADO PARA O FRUTO AMEIXA.
CAMPINA GRANDE – PB 
1. INTRODUÇÃO	
O desperdício de alimentos é uma das grandes problemáticas dos dias de hoje. Somente no Brasil o desperdício de frutas e hortaliças é estimado em mais de 40% da produção, ou seja, mais de 14 milhões de toneladas. Este valor chega a superar a produção total de muitos países da América Latina, e enquanto somente nas feiras livres do Estado de São Paulo mais de 1.000 toneladas de produtos alimentícios vão para o lixo todos os dias, cerca de 30% da população brasileira não tem acesso a nenhum tipo de fruta ou hortaliça.
De acordo com Chitarra & Chitarra (1990) armazenar as frutas sob baixas temperaturas é dos métodos mais utilizados para a manutenção da sua qualidade após a colheita, além disso, a frigoconservação tem a finalidade de prolongar o período de comercialização. A utilização do armazenamento refrigerado consiste em uma excelente alternativa para retardar o amadurecimento e prolongar a vida pós-colheita das frutas. A redução da temperatura constitui o principal fator que influencia a manutenção da qualidade dos frutos durante o armazenamento (STEFFENS et al., 2007).
O armazenamento em baixas temperaturas, logo em seguida à colheita, é a técnica mais utilizada para prolongar a conservação dos frutos. A redução da temperatura faz com que as reações enzimáticas, especialmente às associadas à respiração e senescência, ocorram mais lentamente. Essa diminuição da atividade respiratória é o principal processo fisiológico pós-colheita, e propicia na sua decorrência, menores perdas de características físicas e físico-químicas, tais como aroma, sabor, textura, cor e outros atributos de qualidade dos frutos (BRON et al.,2002).
A umidade relativa do ar também afeta a qualidade do produto. A umidade muito baixa produz a desidratação (murchamento) do vegetal. Pelo contrário, se for muito alta os problemas com as podridões aumentam. Para a maioria das frutas e/ou hortaliças recomendam-se alta umidade relativa do ar, em torno de 90-95%.
A ameixa é uma fruta com caroço da família do pêssego, nectarina e damasco, com cores que variam do roxo intenso até o vermelho, o amarelo e até mesmo o verde. Possui sabor doce e ligeiramente azedo, pode ser consumida fresca ou na versão desidratada (ameixa seca). É uma fruta rica em vitaminas, minerais e fibras. A cultura da ameixeira tem sido vista como uma boa alternativa para os produtores de frutas frescas. Dentre as espécies de ameixeira existentes, a mais cultivada no Brasil é a Prunus salicina Lindl., ou ameixeira japonesa (KLUG el al., 1999).
	As ameixas têm, normalmente, um limitado período pós-colheita, devido a fatores como elevada desidratação e perda de textura da polpa, sensibilidade a danos mecânicos durante a colheita e manuseio e incidência de distúrbios fisiológicos e de fungos durante o armazenamento. (MALGARIM et al., 2005). Este limitado período juntamente com o amadurecimento muito rápido leva a rápida perda de qualidade, limitando a receita do produtor devido ao baixo valor obtido no período de safra. Segundo BRACKMANN et al. (2001), o armazenamento refrigerado é um dos principais métodos utilizados para conservação de ameixas. 
A estrutura do frigorífico utilizado para armazenamento de frutas deve possibilitar as operações necessárias como de carga e descarga, classificação e expedição, movimentação de empilhadeiras e trafego do pessoal. Assim como, toda câmara frigorífica deve ser projetada para receber uma quantidade máxima de fruta por dia, na pior condição de temperatura de polpa. O tipo de fruto, o volume de colheita e a capacidade de comercialização são características que podem e devem definir o tamanho ideal da câmara para cada produtor. A carga térmica utilizada pelo equipamento frigorífico deverá ser calculada com base na temperatura de refrigeração ideal para cada fruto, de forma que possa retirar o calor do fruto até o nível desejado, levando em consideração o calor transmitido através das paredes, o piso e o teto, a infiltração de ar no interior da câmara, o calor das frutas e embalagens, além da carga térmica transmitida por motores, empilhadeiras, iluminação, aberturas de portas e pessoal. Devido a todas essas variáveis, o bom funcionamento de um sistema frigorifico depende exclusivamente da escolha e do dimensionamento correto dos componentes do sistema, tais como compressores, condensadores, evaporadores, ventiladores e motores.
Diante disto, este trabalho tem como objetivo desenvolver o projeto de uma câmara frigorifica ideal para o armazenamento de uma tonelada de ameixa fresca. 
2. MATERIAIS E MÉTODOS
	Uma câmara frigorífica é qualquer espaço de armazenagem, que tenha as suas condições internas controladas por um sistema de refrigeração. São compartimentos refrigerados, fechados, isolados termicamente, no interior dos quais são mantidas as condições termohigrométricas, isto é, de temperatura e de umidade, mais adequados para a conservação dos gêneros alimentícios. A manutenção das condições termohigrométricas requeridas é provida por uma unidade de refrigeração, eventualmente integrada por sistemas de aquecimento e umidificação. Cada câmara frigorífica deve ser projetada para um determinado fim, cuja carga térmica a ser retirada pelo equipamento frigorífico e o período de tempo necessário do processo são calculados criteriosamente. 
Os critérios envolvidos no projeto de uma câmara frigorífica são praticamente iguais a qualquer armazém: 
· Capacidade de armazenamento;
· Instalações para receber e despachar os produtos;
· Espaço interior bem dimensionado para a operação;
2.1 Dimensionamento da Câmara
Considerou-se uma câmara frigorífica com: 18 metros de largura; 10 metros de comprimento e 11 metros de altura. (Figura 1) Para o armazenamento de 100000 kg de Maça. 
Figura 1: Ilustração da câmara para armazenamento refrigerado de ameixa
2.2 Cálculos de perda de carga
Quando o produto é resfriado ou congelado resultar-se-á uma carga térmica formada, basicamente, pela retirada de calor, de forma a reduzir sua temperatura até o nível desejado. Já na estocagem do produto, a carga térmica é função do isolamento térmico, abertura de porta, iluminação, pessoas e motores. No caso de frutas e hortaliças frescas deve-se também levar em consideração o calor de respiração. 
Figura 2: Principais fontes de calor que se deve levar em consideração no cálculo de carga térmica de uma câmara frigorífica. 
No entanto, a parcela de calor retirada durante o resfriamento ou congelamento é bem maior quando comparada com a de estocagem, exigindo um estudo mais cuidadoso da solução a adotar. Assim, o cálculo de sua capacidade ou carga térmica envolve basicamente quatro fontes de calor, como mostra a Figura 2: Transmissão de calor através das paredes, piso e teto;  Infiltração de calor do ar no interior da câmara pelas aberturas de portas;  Carga representada pelo produto;  Outras fontes de calor como motor, pessoas, iluminação, empilhadeiras, etc.  
2.3 Processos Realizados na Câmara
 
2.3.1 Transmissão de calor das paredes, teto e piso
A quantidade de calor transferida através de cada componente, dita como X, mas sendo parede, teto ou piso, é dada por: 
Onde,
Figura3: Componentes da camara (paredes, piso, teto).
2.3.2 Transmissão de calor das frutas
A quantidade de calor transferida pelas frutas (ameixas) foi calculada a partir da fórmula:
Onde, 
m = massa (kg).
Cp= calor especifico da ameixa (Kcal/kgºC)
= diferença de temperatura (ºC)
2.3.3 Transmissão de calor dos equipamentos
A quantidade de calor transferida pelos equipamentos foi calculada a partir da fórmula:
Onde, 
n = número de motores;
f = fator de cada motor;
P = potência de cada motor;
h = tempo de funcionamento dos motores.
2.3.4 Transmissãode calor da iluminação
Figura 4: Influencia do tipo de luz para transferência de calor.
A quantidade de calor transferida pela iluminação (luzes) foi calculada a partir da fórmula:
Onde, 
A = área do teto (m2);
f = fator de cada lâmpada;
h = tempo de funcionamento das luzes
2.3.5 Transmissão de calor dos funcionários
Figura 5: Realização da troca de calor por meio da ação dos funcionários.
A quantidade de calor transferida pelos funcionários foi calcula a partir da fórmula:
Onde, 
n = número de funcionários;
f = fator de cada funcionário;
h = tempo de trabalho.
2.3.6 Transmissão de calor pela abertura de portas
Figura 6: Abertura da porta da câmara, gerando troca de calor do ambiente externo com o ambiente interno da mesma.
A carga liberada nas aberturas de porta durante o dia (24h) foi calculada por:
Onde, 
V = volume interno da câmara;
v = volume específico do ar;
n = número de trocas de ar por 24h;
∆T = variação de temperatura.
2.3.7 Transmissão de calor pela respiração
A quantidade de calor transferida por respiração da maça foi calcula a partir da fórmula:
Onde,
Q = taxa de energia desprendida pela fruta (Kcal/kgh)
m = massa (kg).
2.4 Processos realizados na antecâmara
2.4.1 Resfriamento dos frutos
A quantidade de calor desprendida no resfriamento dos frutos foi obtida a partir da fórmula:
Onde, 
m = massa (kg);
c = calor específico da fruta (Kcal/KgºC);
∆T = variação de temperatura. (ºC)
2.4.2 Resfriamento das embalagens
Onde, 
m = massa (kg);
c = calor específico da embalagem (Kcal/KgºC);
∆T = variação de temperatura. (ºC)
2.5 Carga térmica total
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir dos dados apresentados a seguir foram realizados os cálculos necessários para obtenção da carga térmica total da câmara fria:
- UR = 85 a 90%
 - % de água de peso= 84,1
- Temperatura de congelamento= -2ºC
- Entalpia a -2ºC e 90% de UR= 4,0 kJ/kg
- Calor especifico da maça congelada = 0,89 Kcal/kg
- Calor especifico da maça resfriada = 0,49 Kcal/kg
- Calor latente= 68 Kcal/kg
- Calor de respiração a 0ºC por 24h= 1,047 KJ/kg
- Tempo de conservação: 60/180 dias
Com base nos cálculos realizados para cada procedimento, respectivamente, e de acordo com as características a fruta a ser armazenada, nesse caso maça, obtiveram-se os seguintes resultados:
3.1 Dimensionamento
A área utilizada para a câmara é de 1980 m³.
 
3.2 Perda de Carga
A Carga térmica de refrigeração de uma instalação frigorífica é composta pela soma de diversas cargas térmicas, a saber:
- Condução e irradiação através das paredes, teto e piso;
- Transferência de calor condutiva e radiativa em materiais vítreos;
- Infiltração e circulação de ar através das portas quando abertas ou mesmo frestas;
- Calor cedido pelo produto armazenado quando sua temperatura é reduzida ao nível desejado;
- Calor cedido pelas pessoas que circulam no espaço refrigerado;
- Calor cedido por equipamentos e iluminação que gerem calor dentro do espaço refrigerado.
3.3 Processos realizados na câmara
3.3.1 Transmissão de calor através das paredes:
Para uma área de 180 m2 calculou-se uma transmissão de 33926,4 Kcal/h pelas paredes.
3.3.2 Transmissão de calor das frutas:
Calculando a transmissão de calor considerando uma massa de 100000 kg de maça e um calor especifico de 0,89 kcal/kg, encontrou-se uma carga de 2848000 Kcal/h.
3.3.3 Transmissão de calor através dos equipamentos:
Calculou-se a transmissão de calor considerando 4 motores com potencia de 3,0hp cada, porém, apenas 2 em funcionamento. Com isso, a carga calculada foi de 5598,04 Kcal/h.
3.3.4 Transmissão de calor pelas luzes:
A partir do cálculo encontrou-se uma transmissão de calor de 756 Kcal/h, tendo duas lâmpadas funcionando durante o período de 5h. Ou seja, cada lâmpada transmite aproximadamente 378 Kcal/h.
3.3.5 Transmissão de calor a partir dos operários:
Com 5 operários trabalhando durante um período de 4 horas por dia, calculou-se uma carga de 4200 Kcal/h.
3.3.6 Transmissão de calor pela abertura de portas:
Considerando a temperatura ambiente do ar 25ºC com uma umidade relativa de 87,5%, já que a umidade relativa da maça no resfriamento varia entre 85 e 90%, determinou-se que a transmissão de calor será de 499,04 Kcal/h.
3.3.7 Transmissão de calor pela respiração
Considerando a taxa de energia que a maça vai desprender durante o sistema como sendo 0.0167 Kcal/kgh obtemos uma transmissão de calor de 1670 Kcal/h
3.4 Processos realizados na antecâmara:
3.4.1 Resfriamento das frutas:
Considerando o resfriamento das frutas de 25ºC para -2ºC, calcula-se uma transmissão de calor de 12150 Kcal/dia.
		
3.4.2 Resfriamento das embalagens:
As embalagens utilizadas para armazenamento de maça geralmente são de papelão, e para resfriá-las de 25ºC para -2 ºC calculou-se uma carga de 9450 Kcal/dia.
3.5 Carga Térmica Total
Após calcular as transmissões de calor realizadas em várias áreas da câmara, calculou-se a carga total com o objetivo de se determinar o compressor adequado para o resfriamento da câmara.
Logo, a carga total calculada foi de 46271,48 Kcal/h. Utilizando como fluído refrigerante o R-410a, calculou-se que seria necessário um compressor de 25 cv para realizar o resfriamento da câmara.
4. CONCLUSÕES
Diante dos cálculos efetuados, determinou-se que para o resfriamento de uma câmara de armazenamento de maça, projetada para armazenar 100000kg de frutas, e utilizando o R-410a como fluido refrigerante, seria necessário um compressor de 25cv.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
JACOMINO, Mendonça, Kluge. ARMAZENAMENTO REFRIGERADO DE LIMÕES ‘SICILIANO’ TRATADOS COM ETILENO. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rbf/v25n1/a14v25n1.pdf. Acesso: 26Abr.2016.
PESSÔA, Paulo de Morais. Estudo teórico do resfriamento de frutas com forma arbitrária usando o método integral baseado em Galerkin. Disponível em: http://www.deag.ufcg.edu.br/copeag/DISSERTACOES_E_TESES_PPGEA/DISSERTA%C7%C3O/ARMAZENAMENTO/2010/PAULO%20DE%20MORAIS%20PESS%D4A.pdf. Acesso em: 26 Abr.2016. 
SILVA, Alessandro. Câmaras Frigoríficas - aplicação, tipos, cálculo da carga térmica e boas práticas de utilização visando a racionalização da energia elétrica. Disponivel em: http://ambientegelado.com.br/v40/camaras-frigorificas/item/575-camaras-frigorificas-aplicacao-tipos-calculo-da-carga-termica-e-boas-praticas-de-utilizacao-visando-a-racionalizacao-da-energia-eletrica. Acesso em: 26 Abr.2016.
BRACKMANN, Auri, et. al. Armazenamento Refrigerado. Disponível em: https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/7ArmazenamentoRefrigeradoPoscolheita_000fid292ms02wyiv80z4s473tip1h23.pdf. Acesso em: 26 Abr.2016.
EMBRAPA, 2003. Produção Integrada de Maçãs no Brasil. Disponível em: https://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Maca/ProducaoIntegradaMaca/colheita.htm. Acesso em: 26 Abr.2016.
	MOURA, Sílvia Cristina Sobottka Rolim, et. al. Determinação da vida-de-prateleira de maçã-passa por testes acelerados. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/%0D/cta/v27n1/24.pdf. Acesso em: 26 Abr.2016.