Como calcular carga térmica de uma câmara fria

Question

Accepted Answer

Calcular a carga térmica de uma câmara fria é essencial para dimensionar adequadamente o sistema de refrigeração necessário para manter a temperatura desejada no interior da câmara. A carga térmica é a soma de todas as fontes de calor que precisam ser removidas pelo sistema de refrigeração para manter a temperatura interna. Aqui está um guia passo a passo simplificado sobre como calcular a carga térmica de uma câmara fria:

### 1. Carga Térmica devido à Transmissão

A carga térmica devido à transmissão de calor através das paredes, teto e piso pode ser calculada pela fórmula:

$$ Q_t = A \cdot U \cdot (T_{ext} - T_{int}) $$

Onde:
- $Q_t$ = Carga térmica de transmissão (W)
- $A$ = Área da superfície (paredes, teto, piso) em $m^2$
- $U$ = Coeficiente global de transferência de calor da superfície em $W/m^2K$
- $T_{ext}$ = Temperatura externa em $°C$
- $T_{int}$ = Temperatura interna desejada em $°C$

### 2. Carga Térmica devido à Infiltração de Ar

A infiltração de ar quente do exterior pode aumentar significativamente a carga térmica. Para calcular essa carga, use a fórmula:

$$ Q_i = V \cdot \rho \cdot c_p \cdot (T_{ext} - T_{int}) $$

Onde:
- $Q_i$ = Carga térmica de infiltração (W)
- $V$ = Volume de ar infiltrado por hora ($m^3/h$)
- $\rho$ = Densidade do ar ($kg/m^3$)
- $c_p$ = Calor específico do ar a pressão constante ($J/kg·K$)
- $T_{ext}$, $T_{int}$ = Temperaturas externa e interna ($°C$)

### 3. Carga Térmica devido à Produtos

Se você estiver armazenando produtos na câmara fria, a carga térmica devido ao resfriamento ou congelamento desses produtos também deve ser considerada:

$$ Q_p = m \cdot c \cdot (T_{p} - T_{int}) $$

Onde:
- $Q_p$ = Carga térmica devido aos produtos (W)
- $m$ = Massa dos produtos ($kg$)
- $c$ = Calor específico do produto ($J/kg·K$)
- $T_{p}$ = Temperatura inicial do produto ($°C$)
- $T_{int}$ = Temperatura interna desejada ($°C$)

### 4. Outras Fontes de Calor

Considere também outras fontes de calor, como luzes, equipamentos operando dentro da câmara, pessoas trabalhando, etc. Cada fonte terá sua própria contribuição para a carga térmica total.

### 5. Cálculo da Carga Térmica Total

A carga térmica total será a soma de todas as cargas calculadas:

$$ Q_{total} = Q_t + Q_i + Q_p + Q_{outras} $$

### Notas Finais

- Lembre-se de converter todas as unidades corretamente.
- Os coeficientes de transferência de calor ($U$) e os valores de calor específico ($c$) podem variar dependendo dos materiais e substâncias, respectivamente. Consulte tabelas técnicas específicas para esses valores.
- Este é um guia simplificado. Dependendo da complexidade da câmara fria e dos requisitos específicos, pode ser necessário considerar fatores adicionais ou realizar cálculos mais detalhados.

Consultar um engenheiro especializado em refrigeração é recomendado para um cálculo preciso e para o dimensionamento adequado do sistema de refrigeração.