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Refrigeração Capítulo 8 Pág 1 Capítulo 8 Carga Térmica de Refrigeração 81 Introdução A carga térmica de refrigeração ou potência frigorífica é o calor por unidade de tempo que deve ser extraído do ambiente refrigerado para manter neste local a temperatura desejada de acordo com as condições estabelecidas no projeto Esta carga térmica depende em geral de muitos fatores como por exemplo os externos ganho de calor pelas paredes e pelo ar de infiltração e internos calor que é gerado no interior do espaço refrigerado De uma forma geral a carga térmica de refrigeração pode ser dividida em i Carga pelo produto a ser resfriado ou congelado Qh ii Carga por infiltração do ar externo Qa iii Carga por transmissão de calor pelas paredes tetos pisos e portas Qp iv Carga por respiração dos produtos vegetais Qr v Carga por dissipação do equipamento Qv vi Cargas por iluminação Qi vii Carga por ocupação Qo viii Carga devido a outros motores Qm A seguir fazse uma descrição destas cargas e a forma de cálculo das mesmas A importância de cada uma na carga térmica total dependerá fundamentalmente da finalidade do sistema em análise Por exemplo nas câmaras de processamento o principal fator é o produto Nas câmaras de estocagem de produtos resfriados ou congelados o mais importante passa a ser a infiltração do ar externo principalmente nas câmaras pequenas e de alta rotação do produto Uma das metodologias de cálculo de carga térmica mais empregada é a da ASHRAE1 a qual foi utilizada para esse capítulo 82 Carga pelo produto Qh A carga térmica devido ao produto trazido ou mantido no espaço refrigerado pode ser dividida em duas partes i o calor que necessita ser removido para reduzir a temperatura do produto até a temperatura de estocagem e ii o calor gerado pelo produto armazenado principalmente frutas e vegetais Esse item trata da carga térmica do produto em função de sua diferença de temperatura A quantidade de calor que necessita ser removida pode ser calculada conhecendose as características do produto incluindo condição de entrada e condição final massa calor específico acima e abaixo da temperatura de congelamento e calor latente Quando se resfria um produto de um estado e temperatura para outro estado e temperatura as seguintes equações se aplicam a Calor removido para resfriar um produto desde sua temperatura inicial até uma temperatura menor acima do ponto de congelamento Q mc t t 1 1 1 2 81 1 ASHRAE Refrigeration 2014 capítulo 24 Refrigeração Capítulo 8 Pág 2 b Calor removido para resfriar um produto desde sua temperatura inicial até sua temperatura de congelamento ct mc t Q 1 1 2 82 c Calor removido para congelar o produto Q mhc 3 83 d Calor removido para resfriar o produto desde sua temperatura de congelamento até uma temperatura final abaixo desta 3 2 4 t mc t Q c 84 O calor total a ser removido será a soma de cada um destes fatores isto é 4 3 1 ou 2 Q Q Q Q Qh 85 Nas Eq 81 a 85 temse que Q1 Q2 Q3 e Q4 é o calor removido em kJ m a massa do produto em circulação rotação diária do produto em kg c1 o calor específico do produto acima do ponto de congelamento em kJkgC t1 a temperatura inicial do produto acima do ponto de congelamento C t2 a temperatura inferior do produto acima do ponto de congelamento C tc a temperatura de congelamento do produto C hc o calor latente de solidificação do produto kJkg c2 o calor específico do produto abaixo do ponto de congelamento kJkgC e t3 a temperatura final do produto abaixo do ponto de congelamento em C Para entender as equações anteriores podese recorrer o uso da Fig 81 Figura 81 Descrição dos processos de resfriamento de um produto desde sua temperatura inicial até a temperatura final Os calores específicos acima e abaixo do ponto de congelamento e o calor latente de fusão para uma série de produtos perecíveis podem ser encontrados na Tabela A81 O calor latente de solidificação de um produto está relacionado com o seu conteúdo de água e pode ser estimado multiplicandose o conteúdo percentual de água do produto expressado como decimal pelo calor latente de solidificação da água que é igual a 334 kJkg T τ t1 t2 tc tf Calor sensível Calor sensível Calor latente Refrigeração Capítulo 8 Pág 3 A maioria dos produtos congela entre 3 C e 05 C Quando a temperatura exata de congelamento não é conhecida podese assumir um valor igual a 20 C No cálculo da carga térmica pelo produto visto anteriormente não foi incluída a carga térmica devido à embalagem que o mesmo poderia ter Quando pallets caixas ou outro tipo de embalagem utilizada representar parte significativa da massa total introduzida no espaço refrigerado essa carga também deve ser calculada O calor removido para resfriar a embalagem Q5 é dado pela Eq 86 ti m c te Q e e 5 86 onde me é a massa da embalagem caixas containers pallets latas etc em kg ce é o calor específico do material da embalagem em kJkg obtido da Tabela A82 te é a temperatura de entrada da embalagem no recinto refrigerado em C e ti é a temperatura no interior do recinto refrigerado em C Nesse caso o calor total a ser removido do produto será 5 4 3 2 1 Q Q Q Q ou Q Qh 87 A carga térmica pelo produto Qh isto é a capacidade exigida do sistema para trazer a temperatura inicial do produto até sua temperatura final é calculada em função do tempo τ exigido para que isto ocorra isto é Qh Qh 3600τ 88 onde τ é o tempo de processo em horas Este tempo de processamento não é um valor arbitrário Depende da capacidade do produto em trocar calor com o ar da câmara a qual é função de vários fatores entre eles as dimensões do produto sua composição química sua embalagem velocidade do ar sobre o produto etc 83 Carga por respiração Qr Frutas e vegetais continuam a experimentar mudanças depois da colheita enquanto estão armazenados A mais importante destas mudanças é a produzida pela respiração um processo durante o qual o oxigênio do ar ambiente se combina com os carboidratos no tecido da planta resultando na liberação de CO2 e calor conforme C6H12O6 6 O2 6 CO2 6 H2O calor O calor desprendido é chamado de calor de respiração e deve ser considerado como uma parte da carga do produto onde quantidades consideráveis de frutas eou vegetais são mantidas em armazenamento a temperaturas acima da temperatura de congelamento Este calor de respiração varia de produto a produto e também com a temperatura quanto menor for a temperatura menor será o calor devido à respiração A taxa de calor de respiração pode então ser calculada como m Cr Qr p 89 Refrigeração Capítulo 8 Pág 4 onde Qr é a taxa de calor de respiração em mW mp é a massa total do produto armazenada no espaço refrigerado em kg e Cr é a taxa de calor de evolução dado em mWkg A Tabela A84 fornece os valores de Cr o calor de evolução para alguns produtos 84 Carga térmica por transmissão Qt O ganho de calor sensível através de paredes forro e piso varia com o tipo e espessura do isolamento área externa da parede e diferença de temperatura entre espaço refrigerado e ar ambiente A diferença entre as temperaturas externa e interna é determinada em função das condições do ar ambiente e do interior da câmara A taxa de calor transmitida para o espaço refrigerado pode ser calculada como Ti UA Te Qt 810 onde Qt é a taxa de calor transmitida para o espaço refrigerado em W A é a área da parede forro ou piso transversal ao fluxo de calor em m2 Te é a temperatura externa em ºC e Ti a temperatura interna também em ºC Na Tab A83 são apresentadas as temperaturas externas de projeto para algumas cidades do Brasil O coeficiente global de transferência de calor U da parede forro ou piso pode ser calculado pela Eq 811 o i h 1 k x h 1 1 U 811 onde U é o coeficiente global de transferência de calor em Wm2K x a espessura da paredeisolamento em m k é a condutividade térmica do isolante em WmK hi o coeficiente de transferência de calor por convecção na parede interna do espaço refrigerado em Wm2K e ho o coeficiente de transferência de calor por convecção na parede externa do espaço refrigerado em Wm2K Essa equação é válida para aplicação painéis isotérmicos que é a forma mais usual de isolamento utilizada atualmente como mostrado na Fig 82 Os coeficientes de transferência de calor por convecção hi e ho são calculados pela expressão 066u 61 h 812 sendo u a velocidade do ar junto a superfície em ms As velocidades utilizadas estão na faixa de 3 a 5 ms Para condições internas costumase considerar a velocidade nula Para paredes espessas e de material de baixa condutividade a resistência térmica dada por xk é predominante além de tornar o valor de U muito pequeno Dessa forma tanto 1ho quanto 1hi tem pouco efeito no cálculo podendo ser omitidos Como muitas vezes as paredes dos espaços refrigerados são construídas de várias camadas de diferentes materiais o valor de xk representa a resistência composta dos materiais Para essa situação a Eq 811 pode ser reescrita como o i h k x k x k x h U 1 1 1 3 3 2 2 1 1 813 Refrigeração Capítulo 8 Pág 5 Figura 82 Montagem de um painel isotérmico em uma câmara frigorífica Em espaços refrigerados devido à necessidade de empregarem como isolantes materiais porosos de baixa densidade e materiais que não absorvam umidade costumase utilizar basicamente poliuretano expandido PUR poliestireno expandido EPS e poliestireno extrudado Na Tab 81 são apresentados os valores médios da condutividade térmica de cada um desses materiais Tabela 81 Condutividade térmica de materiais para isolamento de espaços refrigerados Isolante Condutividade térmica k WmK Poliuretano expandido PUR 0026 Poliestireno extrudado 0035 Poliestireno expandido EPS 0037 Poli isocianurato PIR 0022 Lã de vidro 0044 841 Poliestireno expandido EPS É um polímero do estireno ao qual foi adicionado durante a polimerização um agente expansor Durante o processamento o material em forma de pérola é espumado pela ação do vapor dágua Durante esta operação o volume destas partículas termoplásticas é aumentado várias vezes obtendose uma espuma formada de células fechadas Este material é composto de aproximadamente 98 de ar e 2 de poliestireno O material possui uma estrutura celular muito fina em 1 cm3 de material espumado encontramse aproximadamente 3500 a 5000 células com paredes de espessura de 1 a 2 µm Uma representação esquemática do processo de obtenção das placas de poliestireno expandido pode ser vista na Fig 83 Refrigeração Capítulo 8 Pág 6 Fonte Catálogo do produto Isopor Basf Figura 83 Processo de obtenção de placas de poliestireno expandido Na prática a condutividade térmica das placas de poliestireno depende da massa específica da temperatura e da umidade Este coeficiente se reduz à medida que a massa específica aumenta apresentando um valor mínimo de 0037 WmK para massas específicas entre 30 e 50 kgm3 Acima deste valor a condutividade volta a subir lentamente Outra propriedade importante das placas de poliestireno é sua resistência mecânica a esforços de curta e longa duração medida através do esforço à compressão Este comportamento pode ser verificado na Fig 84 O poliestireno não sendo higroscópico quando submerso absorve pequena quantidade de umidade Por exemplo a quantidade de água absorvida por imersão após um ano é de aproximadamente 2 a 5 em volume dependendo do tipo A difusão do vapor dágua nestes materiais dáse lentamente sempre que exista um gradiente de temperatura Os valores normais são em torno de 0035 em volume para exposição de 90 dias ar com umidade relativa de 95 Quanto à temperatura mínima de utilização praticamente não existe limite embora os fabricantes estabeleçam um limite de 200 C Para temperaturas elevadas a temperatura máxima admissível depende da duração desta ação e do esforço mecânico podendo variar no entanto entre 85 e 100 C Na Tabela 82 podem ser encontradas outras características deste material O poliestireno é classificado em dois tipos P pérolas transparentes e incolores para a fabricação de material isolante corpos moldados etc O tipo F é autoextinguível Para conversão de unidades lembrar que 1 WmC 085989 kcalhmC Refrigeração Capítulo 8 Pág 7 Fonte Catálogo do produto Isopor Basf Figura 84 Resistência à compressão em função da deformação para placas de poliestireno de diferentes massas específicas Tabela 82 Propriedades físicas do poliestireno expandido Fonte Catálogo do produto Isopor Basf 842 Poliestireno extrudado Espuma rígida de poliestireno desenvolvida pela Dow Química Obtida por um processo contínuo de extrusão possibilitando controle mais preciso das propriedades térmicas e mecânicas da espuma As placas possuem coloração azul e estrutura celular homogênea Apresentam ótima resistência à penetração de água e do vapor dágua além de alta resistência à compressão e baixa Refrigeração Capítulo 8 Pág 8 condutividade térmica tornam o produto muito utilizado como isolante em pisos e paredes de câmaras frigoríficas ou como núcleo de painéis préfabricados São classificadas em dois tipos Styrofoam RM placas de espessuras de 25 ou 50 mm 600 mm de largura e 1250 mm de comprimento Condutividade térmica entre 0027 a 0030 WmK resistência à compressão de 280 kPa 28 kgfcm2 e absorção de água de 12 em relação ao volume Styrofoam IB apresenta uma superfície áspera ideal para aplicação com cimentos e adesivos Espessura de 50 mm e largura e comprimento idêntico ao anterior Condutividade térmica entre 0033 e 0035 WmK resistência à compressão de 250 kPa 25 kgfcm2 e absorção de água de 15 em relação ao volume A máxima temperatura recomendada é de 75C para operação continua Não pode ter contato com solventes nem ser exposta à luz do sol pois pode haver degradação da estrutura celular além de ser um material combustível 843 Espuma de poliuretano A espuma de poliuretano é formada pela combinação de polihidróxilo poliol resina poliéster e poliisocianato reagindo em presença de um agente de expansão R134a CO2 ou outros refrigerantes para obter uma estrutura celular Apresenta boas características físicas tais como baixa condutividade térmica em torno a 0026 WmK boa resistência à compressão baixa massa específica alto percentual de células fechadas e elevada estabilidade dimensional a baixas temperaturas Este tipo de isolante devido as suas ótimas características pode ser empregado para temperaturas deste 200 C até 100 C Outra grande vantagem apresentada pelo poliuretano é que pode ser expandido no local da obra Como inconvenientes apresenta diminuição da capacidade de isolamento com o tempo em função da difusão dos vapores dos gases utilizados na expansão e também a possibilidade de liquefação destes gases a baixas temperaturas 844 Efeito da radiação solar sobre a superfície exposta do espaço refrigerado Se as paredes da sala refrigerada estiverem expostas aos raios de sol haverá necessidade de acrescentar uma carga térmica adicional Para fins práticos a temperatura pode ser ajustada para compensar os efeitos da insolação através da adição de um fator de compensação ao valor da temperatura externa na Eq810 A Eq 814 explicita essa correção Ti Fc UA Te Qt 814 Os valores para esse fator de compensação podem ser encontrados na Tabela 83 e aplicamse para períodos de 24 horas Estes valores são função da cor e orientação da parede Tabela 83 Correção da temperatura externa Fc em graus Celsius para compensar os efeitos da exposição solar Orientação da parede Tipo de superfície Leste Norte Oeste Teto Escuras 5 3 5 11 Médias 4 3 4 9 Claras 3 2 3 5 Refrigeração Capítulo 8 Pág 9 845 Mínima espessura de isolamento Na Tab 84 é apresentada uma recomendação quanto à espessura mínima de isolamento em função da temperatura do espaço refrigerado Tabela 84 Mínima espessura de isolamento para câmaras frigoríficas em função da temperatura Temperatura da câmara C Espessura mm 4 a 16 50 9 a 4 75 26 a 9 100 40 a 26 125 85 Carga térmica por infiltração de ar Qa O ganho de calor devido à infiltração de ar externo pode contribuir com uma parcela significativa da carga térmica total de refrigeração Este fator é função do ar externo que se infiltra cada vez que as portas do ambiente refrigerado são abertas Ocorre principalmente devido às diferenças de densidade entre o ar externo e o ar interno conforme mostrado na Fig 845 O ganho de calor através de portas em kW devido às trocas de ar é dado pela Eq 815 E 1 qD D Qa f t 815 onde q é a carga térmica sensível e latente para fluxo completamente estabelecido em kW Dt é a fração de tempo de abertura das portas Df é fator de fluxo da porta e E é a efetividade do sistema de proteção da porta Figura 85 Fluxos de massas de ar quente e frio que ocorrem em portas típicas de câmaras frigoríficas Segundo Gosney e Olama 1975 a vazão de ar infiltrado em m3s em um espaço refrigerado pode ser dada pela Eq 816 Refrigeração Capítulo 8 Pág 10 m r i ar F gH A V 50 50 1 0 221 ρ ρ 816 onde A é a área da porta em m2 ρi é a massa específica do ar de infiltração em kgm3 ρr é a massa específica do ar refrigerado em kgm3 g é a aceleração da gravidade em ms2 H é a altura da porta e Fm o fator de densidade dado pela Eq 817 51 3 1 i r m 1 2 F ρ ρ 817 Dessa forma a carga térmica sensível e latente q em kW pode ser calculada pela Eq 818 r r ar i i i V q ρ 818 onde ii é a entalpia específica do ar de infiltração ar externo em kJkg ir é a entalpia específica do ar do espaço refrigerado em kJkg Os valores de entalpia específica e volume específico podem ser obtidos na carta psicrométrica para temperaturas de bulbo seco TBS maiores que 10 C Para temperaturas menores que 10 C a entalpia e a massa específica podem ser obtidas através das Eq 819 e 820 respectivamente 01 rT i 819 K r r T ρ 353 820 onde Tr é a temperatura de bulbo seco do ar interno refrigerado em C para a Eq 819 e em Kelvin para a Eq 820 A unidade da entalpia específica resultante é kJkg e da massa específica kgm3 O fator de tempo de abertura das portas pode ser calculado pela Eq 821 d o p t 3600 P D θ θ θ 821 onde P é o número de passagens pela porta θp tempo entre abertura e fechamento da porta em segundos por passagem θo tempo em que a porta simplesmente permanece aberta em segundos e θd é o tempo de referência 24 h Tipicamente o tempo θp varia entre 15 a 25 s por passagem Portas de alta velocidade variam entre 5 e 10 s O fator de fluxo da porta Df é a relação entre a troca de ar real e a troca de fluxo completamente desenvolvido O fluxo completamente desenvolvido ocorre somente quando a porta Refrigeração Capítulo 8 Pág 11 fica aberta para uma grande sala ou para o exterior não sendo impedido por obstruções pilhas de produto etc Nessas condições o valor de Df 1 Em condições normais o valor de Df fica entre 07 e 08 A efetividade E dos dispositivos de proteção da porta tais como portas automáticas rápidas vestíbulos cortinas plásticas em tiras e cortinas de ar ficam entre 07 a 095 Para portas sem nenhum dispositivo de proteção E0 Na Tab 85 são apresentados valores usuais para cada um desses dispositivos de proteção Tabela 85 Valores de efetividade para alguns dispositivos de proteção de portas de ambientes refrigerados Dispositivo Efetividade E Cortina de ar vertical 079 Cortina de ar horizontal 076 Cortina de tiras de plástico 093 Cortina de ar cortina de plástico 091 Após calculado o valor de q para o ar de infiltração os componentes para o calor sensível qs e calor latente qL podem ser obtidos plotandose o processo do ar de infiltração em uma carta psicrométrica e determinando o valor da relação de calor sensível Rs dada pela Eq 822 e utilizando as Eq 823 e 824 T s s i i R 822 s s q qR 823 s L R q q 1 824 onde is é a variação da entalpia específica para o resfriamento do ar e iT é a variação total da entalpia específica do processo de desumidificação do ar 86 Carga por iluminação Qi Devese ao calor dissipado pelas fontes internas de iluminação e pode ser calculada pela Eq 825 Qi Wi Ap Dto 825 onde Qi é o calor dissipado pelas fontes de iluminação em Watts Wi é a taxa de iluminação em Wm2 Ap é a área do piso da câmara m2 e Dto é fração de tempo sobre um período de 24 horas que a iluminação estiver acesa Como regra a taxa de iluminação utilizada em projetos de câmaras frigoríficas é de 10 Wm2 87 Carga por ocupação Qo Decorrente da liberação de calor pelos ocupantes do espaço refrigerado trabalhadores devido ao metabolismo do corpo humano É função da temperatura do local tipo de trabalho Refrigeração Capítulo 8 Pág 12 realizado tipo de roupa e tamanho da pessoa Essa carga térmica pode ser estimada através da seguinte equação Qo Np Qeq Dto 826 onde Qo é a carga por ocupação em W Np é o número de ocupantes do espaço refrigerado Qeq é o calor equivalente dos ocupantes em Wpessoa e Dto é a fração de tempo sobre um período de 24 horas de permanência de um operador no espaço refrigerado Geralmente é o mesmo valor usado na carga térmica de iluminação O calor equivalente pode ser calculado através da Eq 827 6 272 rT Qeq 827 onde Tr é a temperatura do espaço refrigerado em C 88 Carga devido a motores elétricos Qm Esta carga devese ao calor sensível liberado no ambiente refrigerado devido ao trabalho de máquinas e motores A estimativa dessa carga pode ser realizada pela Eq 828 considerando a potência nominal do motor Pm tm m m m D P Q η 828 onde Dtm é a fração de tempo sobre 24 h que o equipamento permanece ligado e ηm é o rendimento do motor Na ausência de informações sobre esse rendimento podem ser utilizadas as informações disponíveis na Tab A85 A Eq 828 considera que tanto o motor quanto o trabalho realizado por ele encontramse dentro do espaço refrigerado Se o motor estiver fora do espaço refrigerado mas o trabalho realizado for dentro desse espaço utilizase a Eq 829 tm m m P D Q 829 Quando o motor estiver fora do espaço refrigerado para trabalho ou o elemento acionado estiver dentro desse espaço a carga térmica pode ser estimada pela Eq 830 tm m m m m D P Q η 1 η 830 89 Carga térmica devido ao processo de degelo dos evaporadores Qd Sistemas de refrigeração que operam com temperaturas abaixo de zero formam geada nos evaporadores resfriadores de ar Essa geada é decorrência da umidade existente no ar interno ao espaço refrigerado geralmente proveniente da infiltração externa que solidificam na superfície externa do trocador de calor Como será discutido posteriormente com mais detalhes o descongelamento frequente impede o bloqueio da passagem de ar pelas serpentinas do trocador Ao mesmo tempo para o descongelamento mais rápido do trocador calor deve ser adicionado para que Refrigeração Capítulo 8 Pág 13 a geada seja derretida introduzindo no espaço refrigerado uma carga térmica adicional que necessita ser levada em consideração Três métodos de degelo são mais usuais em sistemas de refrigeração o degelo natural o degelo elétrico e o degelo por gás quente O degelo natural ou offcycle consiste em cortar a circulação de refrigerante no evaporador mantendo os ventiladores ligados Pode ser empregado quando a temperatura do espaço refrigerado for superior a 3 C É um processo de degelo mais lento que os demais mas nesse caso não introduz carga térmica no ambiente O degelo elétrico consiste na colocação de resistências elétricas na estrutura do evaporador para fundir a geada É um método mais rápido que o degelo natural mas tem o inconveniente de apresentar uma baixa eficiência Atualmente o método mais empregado é o degelo a gás quente Consiste usar o vapor superaquecido da descarga no compressor diretamente no interior do evaporador Nesse caso o líquido refrigerante deve ser drenado antes da introdução do vapor superaquecido Permite uma operação de degelo mais rápida que a obtida com o uso de resistências térmicas e também tem uma eficiência melhor A eficiência de degelo adaptada de Melo et al 2012 pode ser definida de acordo com a Eq 831 T d E Emin η 831 onde Emin é a energia mínima necessária para fundir a camada de geada formada no evaporador e ET é a energia total utilizada para o processo A energia mínima necessária para fundir o bloco de geada é composta de uma parte sensível responsável pelo aumento de temperatura da geada até 0 C e uma parte latente responsável pela mudança de fase de sólido para líquido dada pela Eq 832 g g d p g mh T T mc E min 832 onde m é a massa de geada em kg cpg é o calor específico da geada aproximadamente igual a 19 kJkgK Td é a temperatura de fusão da geada 0 C Tg é a temperatura média da serpentina do evaporador hg é o calor latente de fusão da geada aproximadamente igual a 3336 kJkg Mesmo que o valor correto da energia parasita resultante do processo de degelo e que se torna carga térmica adicional seja difícil de quantificar principalmente em aplicações industriais uma estimativa grosseira pode ser realizada a partir das eficiências dos processos de degelo elétrico e a gás quente No processo de degelo elétrico a eficiência fica entre 30 a 40 e o tempo de degelo em 30 min A frequência do degelo depende de diversas condições mas fica entre 4 a 6 vezes por dia No processo de degelo a gás quente a eficiência é de aproximadamente 70 e o tempo de degelo se reduz para 10 a 15 min A frequência é similar ao caso anterir 810 Fator de segurança Geralmente um fator de segurança de 10 é aplicado à carga térmica calculada para levar em consideração possíveis discrepâncias entre o critério de projeto e a operação real Refrigeração Capítulo 8 Pág 14 811 Carga térmica total QE A carga térmica total é obtida somandose todas as cargas parciais calculadas acrescidas do fator de segurança Esta carga calculada considera que o tempo de funcionamento da instalação frigorífica seja de 24 horas Devido à necessidade de descongelamento do evaporador a intervalos freqüentes não é prático projetar o sistema de refrigeração de modo que o equipamento deva funcionar continuamente a fim de manejar a carga Desta forma o tempo de funcionamento do sistema vai ser função do tipo de degelo empregado Por exemplo quando for utilizado descongelamento natural o tempo de funcionamento permitido é aproximadamente 16 horas em cada período de 24 horas Para os sistemas que empregam uma fonte auxiliar de calor para realizar o degelo o tempo de funcionamento máximo passa para 18 a 20 horas Desta forma a carga térmica total em unidade de potência é calculada pela Eq 825 T h Qm Qo Qi Qd Qr Qt Qa Qh Qt 24 825 onde T é o tempo máximo de funcionamento permitido ao sistema de refrigeração em horas em função da metodologia de degelo empregada 812 Perfil da carga térmica O perfil de carga de uma instalação frigorífica depende fundamentalmente do uso desta instalação e de suas características de projeto Na Figura 85 a é apresentado um perfil típico de carga térmica considerando o regime de trabalho do compressor Nesta figura t é fração de tempo de operação do compressor e c é o regime de carga Podese notar que em aproximadamente 65 da vida útil do compressor ele estará operando com uma carga parcial entre 70 e 100 a b Figura 85 Perfil de carga térmica de instalações frigoríficas a uma instalação típica considerando o regime de trabalho do compressor e b uma câmara de estocagem de maçã Na Figura 85 b observase que para o caso de uma câmara de estocagem de maçã durante cerca de 50 de seu tempo estará operando com capacidade total e durante 25 estará parada Refrigeração Capítulo 8 Pág 15 Referências Gosney WB Olama HAL 1975 Heat and enthalpy gains through cold room doorways Proc Inst of Refrigeeration 72 pp 3141 Melo C Knabben FT Pereira P do V 2012 Na experimental study on defrosted heaters applied to household refrigerators International Refrigeration and Air Conditioning Conference Purdue Refrigeração Capítulo 8 Pág 16 Tabela A81a Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg VEGETAIS Alcachofra 0 925 25 meses 82 18 3584 1867 27351 Aspargo 1 950 25 semanas 93 06 3952 2005 31020 Feijão verde 5 925 8 dias 89 07 3818 1955 29686 Feijão seco 10 700 7 meses 11 1206 0975 Beterraba raiz 0 975 5 meses 88 09 3785 1943 29352 Beterraba folhas 0 950 12 dias 04 Brócolis 0 950 12 dias 90 06 3852 1968 30020 Couve 0 950 4 semanas 85 08 3684 1905 28352 Repolho 0 975 5 meses 92 09 3919 1993 30687 Cenoura imatura 0 990 5 semanas 88 14 3785 1943 29352 Cenoura madura 0 990 7 meses 88 14 3785 1943 29352 Couveflor 0 950 3 semanas 92 08 3919 1993 30687 Aipo 0 950 15 meses 94 05 3986 2018 31354 Milho 0 950 6 dias 74 06 3316 1767 24683 Pepino 115 925 12 dias 96 05 4053 2043 32021 Beringela 85 925 85 dias 93 08 3952 2005 31020 Chicória 0 950 25 semanas 93 01 3952 2005 31020 Alho seco 0 675 65 semanas 61 08 2880 1604 20346 Alho verde 0 950 2 meses 85 07 3684 2031 28352 Alface 05 975 25 semanas 95 02 4019 1905 31687 Cogumelo 0 900 35 dias 91 09 3885 1980 30353 Cebola verde 0 950 35 semanas 89 09 3818 1955 29686 Cebola seca 0 700 45 meses 08 3785 1943 29352 Salsa 0 950 15 meses 85 11 3684 1905 28352 Cenoura branca 0 990 5 meses 79 09 3483 1830 26350 Ervilha verde 0 950 2 semanas 74 06 3316 1767 24683 Ervilha seca 10 700 7 meses 12 1239 0988 Pimenta verde 85 925 25 semanas 92 07 3919 1993 30687 Pimenta seca 5 650 6 meses 12 1239 0998 Batata 10 900 6 meses 78 07 3450 1817 26017 Abóbora 115 725 25 meses 91 08 3885 1980 30353 Radite 0 950 2 meses 95 07 4019 2031 31687 Espinafre 0 950 12 dias 93 03 3952 2005 31020 Refrigeração Capítulo 8 Pág 17 Tabela A81b Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg VEGETAIS continuação Tomate verde 17 875 2 semanas 93 06 3952 2005 31020 Tomate maduro 85 875 55 dias 94 05 3986 2018 31354 Nabo raízes 0 950 45 meses 92 11 3919 1993 30687 Nabo folhas 0 950 12 dias 90 02 3852 1968 30020 Agrião 0 950 35 dias 93 03 3952 2005 31020 Inhame 16 875 45 meses 74 3316 1767 24683 Sementes 5 575 11 meses 11 1206 0976 30369 Congelados 205 9 meses Ver nas linhas acima FRUTAS Maçã 15 900 55 meses 84 11 3651 1892 28018 Maçã seca 25 575 65 meses 24 1641 1139 Damasco 0 900 15 semanas 85 11 3684 1905 28352 Banana 14 900 75 08 3349 1779 25016 Cereja 1 925 15 semanas 82 17 3651 1892 28018 Melão 7 900 3 semanas 93 09 3952 2005 31020 Groselha 025 925 12 dias 85 10 3684 1905 28352 Tâmara 9 700 9 meses 20 157 1507 1089 6671 Figos frescos 05 875 85 dias 78 24 3450 1817 26017 Figos secos 2 550 105 meses 23 1608 1126 7672 Uva 1 900 25 meses 82 18 3584 1867 27351 Limão 5 875 35 meses 89 14 3818 1955 29686 Lima 95 875 7 semanas 86 16 3718 1918 28685 Manga 13 875 25 semanas 81 09 3550 1855 27018 Azeitona 85 875 5 semanas 75 14 3349 1779 25016 Laranja 45 875 75 semanas 87 08 3751 1930 29019 Pêssego 025 900 3 semanas 89 09 3818 1955 29686 Pêssego seco 25 575 65 meses 25 1675 1151 Pêra 1 925 45 meses 83 16 3617 1880 27685 Abacaxi 7 875 3 semanas 85 10 3684 1905 28352 Ameixa 05 925 3 semanas 86 08 3718 1918 28685 Romã 0 900 3 semanas 82 30 3584 1867 27351 Marmelo 05 900 25 meses 85 20 3684 1905 28352 Framboesa 025 925 25 dias 82 08 3601 1874 27518 Refrigeração Capítulo 8 Pág 18 Tabela A81c Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg FRUTAS continuação Morango 025 925 6 dias 90 08 3852 1968 30020 Tangerina 15 875 3 semanas 87 11 3751 1930 29019 Congelados 205 925 9 meses Ver nas linhas acima PEIXES Arenque 1 850 10 dias 62 22 2931 1623 20847 Cavala 05 975 7 dias 65 22 3014 1654 21681 Salmão 0 975 18 dias 64 22 2981 1641 21347 Congelados 235 925 9 meses Ver nas linhas acima CRUSTÁCEOS Camarão 0 975 13 dias 76 22 3383 1792 25350 Lagosta 75 na água 12 meses 79 22 3483 1830 26350 Ostra carne 1 100 65 dias 87 22 3751 1930 29019 Ostra concha 75 975 5 dias 80 28 3517 1842 26684 Congelados 235 925 55 meses Ver nas linhas acima BOVINOS Carne fresca 05 900 35 semanas 70 20 3170 1710 23182 Carne congelada 205 925 105 meses Ver na linha acima SUINOS Carne fresca 05 875 55 dias 38 24 2110 1315 12675 Carne congelada 205 925 5 meses Ver nas linhas acima Presunto 74 magro 05 825 4 dias 56 17 2713 1541 18679 Presunto salgado 75 750 2 meses 50 2746 1553 19012 Presunto congelado 205 925 7 meses Ver nas linhas acima Bacon médio 4 825 25 semanas 19 1474 1076 6337 Bacon salgado 10 850 3 meses 17 1390 1045 5504 Bacon congelado 205 925 5 meses Ver nas linhas acima Salsicha a granel 05 850 4 dias 38 2110 1315 12675 Salsicha defumada 0 850 2 semanas 50 39 2512 1465 16678 CAPRINOS Carne fresca 05 875 85 dias 65 20 3015 1654 21675 Carne congelada 205 925 9 meses Ver nas linhas acima Refrigeração Capítulo 8 Pág 19 Tabela A81d Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg AVES Galinhas 0 875 1 semana 74 28 3316 1767 24683 Frango 0 850 1 semana 74 28 3316 1767 24683 Peru 0 850 1 semana 64 28 2981 1641 21347 Pato 0 850 1 semana 69 28 3148 1704 23015 Aves congeladas 205 925 10 meses Ver nas linhas acima OUTROS Coelho 05 925 3 dias 68 3115 1691 22681 LATICINIOS Manteiga 4 800 1 mes 16 103 1373 1038 5337 Manteiga congelada 23 775 12 meses Ver na linha acima Queijo longa estocagem 0 675 18 meses 37 133 2077 1302 12341 Queijo curta estocagem 4 675 6 meses 37 133 2077 1302 12341 Queijo processado 4 675 12 meses 39 72 2143 1327 13008 Queijo ralado 4 650 12 meses 31 1876 1227 10340 Sorvete 27 13 meses 63 56 2948 1629 21014 Leite pasteurizado 055 3 meses 87 056 3751 1930 29019 Leite seco em pó 21 baixa 75 meses 2 0904 0862 6671 Leite condensado 4 15 meses 27 15 1742 1176 9006 PRODUTOS AVÍCOLAS Ovos na casca 1 825 55 meses 66 22 3048 1666 22014 Ovos congelados 205 14 meses 74 3316 1767 24683 Ovos sólidos duro 3 baixa 9 meses 3 0938 0875 1001 CONFEITES MilkChocolate 95 400 9 meses 1 0871 0850 334 Marshmallow 95 650 6 meses 17 1407 1051 5670 MISCELÂNEOS Cerveja 3 550 45 meses 90 3852 1968 30020 Pão 18 8 semanas 345 1993 1271 11508 Cacau 2 600 14 meses Côco 1 825 15 meses 47 09 2412 1428 15677 Café verde 25 825 3 meses 125 1256 0994 4170 Peles 25 500 20 meses Refrigeração Capítulo 8 Pág 20 Tabela A81e Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg MISCELÂNEOS cont Mel 5 14 meses 17 1407 1051 5670 Lúpulo 1 550 4 meses Banha resfriada 7 925 6 meses 0 Banha congelada 18 925 13 meses 0 Noz 5 700 10 meses 45 0988 0894 1501 Óleo vegetal 21 14 meses 0 Margarina 2 650 14 meses 16 1372 1038 5337 Suco de laranja 05 45 semanas 89 3818 1955 29686 Milho para pipoca 2 850 5 semanas 10 1172 0963 3336 Tabaco fardos 3 775 18 meses Tabaco cigarro 5 525 6 meses Tabaco charuto 6 625 2 meses Obs Significado das colunas Temp Estoc temperatura de estocagem Umid Relat umidade relativa do ar de estocagem Tempo Estoc período de estocagem aproximado Cont Umid conteúdo de umidade do produto Temp Cong temperatura de início de congelamento do produto Cal Esp Resfria calor específico do produto resfriado Cal Esp Congela calor específico do produto congelado Calor Congela calor de congelamento Refrigeração Capítulo 8 Pág 21 Refrigeração Capítulo 7 Pág 23 Tabela A82 Propriedades físicas dos sólidos Elemento cp JkgC ρ kgm3 k WmºC ε Alumínio liga 1100 896 2740 221 01 Bronze aluminizado 400 8280 100 Tijolo construção 800 1970 07 093 Latão vermelho 400 8780 150 003 Latão amarelo 400 8310 120 0033 Bronze 435 8490 29 Cartolina 007 Cimento Portland 670 1920 0029 Fibra de algodão 1340 1500 0042 Feltro 330 005 Vidro comum 750 2470 1 094 Vidro com chumbo 490 4280 14 Vidro pyrex 840 2230 1 Gelo 0C 2040 921 224 095 Gelo 20C 1950 244 Papel 1340 480 006 092 Papelão 1400 860 017 Aço 500 7830 453 012 Polietileno 930 017 Madeira dura 2300 705 0174 09 Madeira mole 1630 490 0123 Obs significado das colunas cp calor específico ρ massa específica k condutividade térmica ε emissividade a temperatura ambiente Refrigeração Capítulo 7 Pág 24 Tabela A83 Condições externas de verão para algumas cidades brasileiras Cidade Latitude tbs C tbu ºC VD C F gVAkgAS REGIÃO NORTE Macapá PA 0 34 285 105 225 Manaus AM 3 35 290 105 231 Santarém PA 3 35 285 105 223 Belém PA 2 33 270 105 201 REGIÃO NORDESTE João Pessoa PB 7 32 260 95 188 São Luiz MA 3 33 280 95 221 Parnaíba PI 3 34 280 95 218 Teresina PI 5 38 280 95 200 Fortaleza CE 4 32 260 95 188 Natal RN 6 32 270 55 205 Recife PE 8 32 260 55 188 Petrolina PE 9 36 255 55 164 Maceió AL 10 33 270 65 201 Salvador BA 13 32 260 65 188 Aracajú SE 11 32 260 65 188 REGIÃO SUDESTE Vitória ES 20 33 280 100 221 Belo Horizonte MG 20 32 240 100 155 Uberlândia MG 19 33 235 100 144 Rio de Janeiro RJ 23 35 265 60 184 São Paulo SP 24 31 240 100 158 Santos SP 24 33 270 100 201 Campinas SP 23 33 240 100 150 Pirassununga SP 22 33 240 100 150 REGIÃO CENTROOESTE Brasília DF 16 32 235 95 148 Goiânia GO 17 33 260 95 184 Cuiabá MT 16 36 270 95 189 Campo Grande MT 20 34 250 95 163 PontaPorã MT 22 32 260 95 188 REGIÃO SUL Curitiba PR 25 30 235 115 156 Londrina PR 23 31 235 115 152 Foz do Iguacú PR 26 34 270 115 198 Florianópolis SC 28 32 260 115 188 Joinville SC 26 32 260 115 188 Blumenau SC 27 32 260 115 188 Porto Alegre RS 30 34 260 110 179 Santa Maria RS 30 35 255 110 168 Rio Grande RS 32 30 245 110 172 Pelotas RS 32 32 255 110 180 Caxias do Sul RS 29 29 220 110 138 Uruguaiana RS 30 34 255 110 172 Refrigeração Capítulo 7 Pág 25 Tabela A84 Calor de evolução Cr para frutas e vegetais resfriados nas respectivas temperaturas de estocagem Produto Cr mWkg Produto Cr mWkg Maçãs 21 Alho 48 Damasco 17 Limão 86 Alcachofra 133 Alface 68 Aspargos 237 Cogumelo 129 Bananas 164 Noz 5 Feijão verde 103 Cebola seca 9 Beterraba 21 Cebola verde 66 Brócolis 63 Azeitonas 64 Couve 71 Laranjas 19 Repolho 40 Pêssego 19 Cenoura 46 Pêra 20 Couveflor 71 Ervilha verde 138 Aipo 21 Pimenta 43 Cereja 39 Ameixa 9 Milho 125 Batata 62 Pepino 86 Radite 51 Figo 32 Framboesa 74 Groselha 26 Espinafre 136 Uvas 8 Morango 52 Melão 24 Tomate verde 61 Nabo 26 Tomate maduro 42 Refrigeração Capítulo 7 Pág 26 Tabela A85 Carga térmica de motores elétricos
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Refrigeração Capítulo 8 Pág 1 Capítulo 8 Carga Térmica de Refrigeração 81 Introdução A carga térmica de refrigeração ou potência frigorífica é o calor por unidade de tempo que deve ser extraído do ambiente refrigerado para manter neste local a temperatura desejada de acordo com as condições estabelecidas no projeto Esta carga térmica depende em geral de muitos fatores como por exemplo os externos ganho de calor pelas paredes e pelo ar de infiltração e internos calor que é gerado no interior do espaço refrigerado De uma forma geral a carga térmica de refrigeração pode ser dividida em i Carga pelo produto a ser resfriado ou congelado Qh ii Carga por infiltração do ar externo Qa iii Carga por transmissão de calor pelas paredes tetos pisos e portas Qp iv Carga por respiração dos produtos vegetais Qr v Carga por dissipação do equipamento Qv vi Cargas por iluminação Qi vii Carga por ocupação Qo viii Carga devido a outros motores Qm A seguir fazse uma descrição destas cargas e a forma de cálculo das mesmas A importância de cada uma na carga térmica total dependerá fundamentalmente da finalidade do sistema em análise Por exemplo nas câmaras de processamento o principal fator é o produto Nas câmaras de estocagem de produtos resfriados ou congelados o mais importante passa a ser a infiltração do ar externo principalmente nas câmaras pequenas e de alta rotação do produto Uma das metodologias de cálculo de carga térmica mais empregada é a da ASHRAE1 a qual foi utilizada para esse capítulo 82 Carga pelo produto Qh A carga térmica devido ao produto trazido ou mantido no espaço refrigerado pode ser dividida em duas partes i o calor que necessita ser removido para reduzir a temperatura do produto até a temperatura de estocagem e ii o calor gerado pelo produto armazenado principalmente frutas e vegetais Esse item trata da carga térmica do produto em função de sua diferença de temperatura A quantidade de calor que necessita ser removida pode ser calculada conhecendose as características do produto incluindo condição de entrada e condição final massa calor específico acima e abaixo da temperatura de congelamento e calor latente Quando se resfria um produto de um estado e temperatura para outro estado e temperatura as seguintes equações se aplicam a Calor removido para resfriar um produto desde sua temperatura inicial até uma temperatura menor acima do ponto de congelamento Q mc t t 1 1 1 2 81 1 ASHRAE Refrigeration 2014 capítulo 24 Refrigeração Capítulo 8 Pág 2 b Calor removido para resfriar um produto desde sua temperatura inicial até sua temperatura de congelamento ct mc t Q 1 1 2 82 c Calor removido para congelar o produto Q mhc 3 83 d Calor removido para resfriar o produto desde sua temperatura de congelamento até uma temperatura final abaixo desta 3 2 4 t mc t Q c 84 O calor total a ser removido será a soma de cada um destes fatores isto é 4 3 1 ou 2 Q Q Q Q Qh 85 Nas Eq 81 a 85 temse que Q1 Q2 Q3 e Q4 é o calor removido em kJ m a massa do produto em circulação rotação diária do produto em kg c1 o calor específico do produto acima do ponto de congelamento em kJkgC t1 a temperatura inicial do produto acima do ponto de congelamento C t2 a temperatura inferior do produto acima do ponto de congelamento C tc a temperatura de congelamento do produto C hc o calor latente de solidificação do produto kJkg c2 o calor específico do produto abaixo do ponto de congelamento kJkgC e t3 a temperatura final do produto abaixo do ponto de congelamento em C Para entender as equações anteriores podese recorrer o uso da Fig 81 Figura 81 Descrição dos processos de resfriamento de um produto desde sua temperatura inicial até a temperatura final Os calores específicos acima e abaixo do ponto de congelamento e o calor latente de fusão para uma série de produtos perecíveis podem ser encontrados na Tabela A81 O calor latente de solidificação de um produto está relacionado com o seu conteúdo de água e pode ser estimado multiplicandose o conteúdo percentual de água do produto expressado como decimal pelo calor latente de solidificação da água que é igual a 334 kJkg T τ t1 t2 tc tf Calor sensível Calor sensível Calor latente Refrigeração Capítulo 8 Pág 3 A maioria dos produtos congela entre 3 C e 05 C Quando a temperatura exata de congelamento não é conhecida podese assumir um valor igual a 20 C No cálculo da carga térmica pelo produto visto anteriormente não foi incluída a carga térmica devido à embalagem que o mesmo poderia ter Quando pallets caixas ou outro tipo de embalagem utilizada representar parte significativa da massa total introduzida no espaço refrigerado essa carga também deve ser calculada O calor removido para resfriar a embalagem Q5 é dado pela Eq 86 ti m c te Q e e 5 86 onde me é a massa da embalagem caixas containers pallets latas etc em kg ce é o calor específico do material da embalagem em kJkg obtido da Tabela A82 te é a temperatura de entrada da embalagem no recinto refrigerado em C e ti é a temperatura no interior do recinto refrigerado em C Nesse caso o calor total a ser removido do produto será 5 4 3 2 1 Q Q Q Q ou Q Qh 87 A carga térmica pelo produto Qh isto é a capacidade exigida do sistema para trazer a temperatura inicial do produto até sua temperatura final é calculada em função do tempo τ exigido para que isto ocorra isto é Qh Qh 3600τ 88 onde τ é o tempo de processo em horas Este tempo de processamento não é um valor arbitrário Depende da capacidade do produto em trocar calor com o ar da câmara a qual é função de vários fatores entre eles as dimensões do produto sua composição química sua embalagem velocidade do ar sobre o produto etc 83 Carga por respiração Qr Frutas e vegetais continuam a experimentar mudanças depois da colheita enquanto estão armazenados A mais importante destas mudanças é a produzida pela respiração um processo durante o qual o oxigênio do ar ambiente se combina com os carboidratos no tecido da planta resultando na liberação de CO2 e calor conforme C6H12O6 6 O2 6 CO2 6 H2O calor O calor desprendido é chamado de calor de respiração e deve ser considerado como uma parte da carga do produto onde quantidades consideráveis de frutas eou vegetais são mantidas em armazenamento a temperaturas acima da temperatura de congelamento Este calor de respiração varia de produto a produto e também com a temperatura quanto menor for a temperatura menor será o calor devido à respiração A taxa de calor de respiração pode então ser calculada como m Cr Qr p 89 Refrigeração Capítulo 8 Pág 4 onde Qr é a taxa de calor de respiração em mW mp é a massa total do produto armazenada no espaço refrigerado em kg e Cr é a taxa de calor de evolução dado em mWkg A Tabela A84 fornece os valores de Cr o calor de evolução para alguns produtos 84 Carga térmica por transmissão Qt O ganho de calor sensível através de paredes forro e piso varia com o tipo e espessura do isolamento área externa da parede e diferença de temperatura entre espaço refrigerado e ar ambiente A diferença entre as temperaturas externa e interna é determinada em função das condições do ar ambiente e do interior da câmara A taxa de calor transmitida para o espaço refrigerado pode ser calculada como Ti UA Te Qt 810 onde Qt é a taxa de calor transmitida para o espaço refrigerado em W A é a área da parede forro ou piso transversal ao fluxo de calor em m2 Te é a temperatura externa em ºC e Ti a temperatura interna também em ºC Na Tab A83 são apresentadas as temperaturas externas de projeto para algumas cidades do Brasil O coeficiente global de transferência de calor U da parede forro ou piso pode ser calculado pela Eq 811 o i h 1 k x h 1 1 U 811 onde U é o coeficiente global de transferência de calor em Wm2K x a espessura da paredeisolamento em m k é a condutividade térmica do isolante em WmK hi o coeficiente de transferência de calor por convecção na parede interna do espaço refrigerado em Wm2K e ho o coeficiente de transferência de calor por convecção na parede externa do espaço refrigerado em Wm2K Essa equação é válida para aplicação painéis isotérmicos que é a forma mais usual de isolamento utilizada atualmente como mostrado na Fig 82 Os coeficientes de transferência de calor por convecção hi e ho são calculados pela expressão 066u 61 h 812 sendo u a velocidade do ar junto a superfície em ms As velocidades utilizadas estão na faixa de 3 a 5 ms Para condições internas costumase considerar a velocidade nula Para paredes espessas e de material de baixa condutividade a resistência térmica dada por xk é predominante além de tornar o valor de U muito pequeno Dessa forma tanto 1ho quanto 1hi tem pouco efeito no cálculo podendo ser omitidos Como muitas vezes as paredes dos espaços refrigerados são construídas de várias camadas de diferentes materiais o valor de xk representa a resistência composta dos materiais Para essa situação a Eq 811 pode ser reescrita como o i h k x k x k x h U 1 1 1 3 3 2 2 1 1 813 Refrigeração Capítulo 8 Pág 5 Figura 82 Montagem de um painel isotérmico em uma câmara frigorífica Em espaços refrigerados devido à necessidade de empregarem como isolantes materiais porosos de baixa densidade e materiais que não absorvam umidade costumase utilizar basicamente poliuretano expandido PUR poliestireno expandido EPS e poliestireno extrudado Na Tab 81 são apresentados os valores médios da condutividade térmica de cada um desses materiais Tabela 81 Condutividade térmica de materiais para isolamento de espaços refrigerados Isolante Condutividade térmica k WmK Poliuretano expandido PUR 0026 Poliestireno extrudado 0035 Poliestireno expandido EPS 0037 Poli isocianurato PIR 0022 Lã de vidro 0044 841 Poliestireno expandido EPS É um polímero do estireno ao qual foi adicionado durante a polimerização um agente expansor Durante o processamento o material em forma de pérola é espumado pela ação do vapor dágua Durante esta operação o volume destas partículas termoplásticas é aumentado várias vezes obtendose uma espuma formada de células fechadas Este material é composto de aproximadamente 98 de ar e 2 de poliestireno O material possui uma estrutura celular muito fina em 1 cm3 de material espumado encontramse aproximadamente 3500 a 5000 células com paredes de espessura de 1 a 2 µm Uma representação esquemática do processo de obtenção das placas de poliestireno expandido pode ser vista na Fig 83 Refrigeração Capítulo 8 Pág 6 Fonte Catálogo do produto Isopor Basf Figura 83 Processo de obtenção de placas de poliestireno expandido Na prática a condutividade térmica das placas de poliestireno depende da massa específica da temperatura e da umidade Este coeficiente se reduz à medida que a massa específica aumenta apresentando um valor mínimo de 0037 WmK para massas específicas entre 30 e 50 kgm3 Acima deste valor a condutividade volta a subir lentamente Outra propriedade importante das placas de poliestireno é sua resistência mecânica a esforços de curta e longa duração medida através do esforço à compressão Este comportamento pode ser verificado na Fig 84 O poliestireno não sendo higroscópico quando submerso absorve pequena quantidade de umidade Por exemplo a quantidade de água absorvida por imersão após um ano é de aproximadamente 2 a 5 em volume dependendo do tipo A difusão do vapor dágua nestes materiais dáse lentamente sempre que exista um gradiente de temperatura Os valores normais são em torno de 0035 em volume para exposição de 90 dias ar com umidade relativa de 95 Quanto à temperatura mínima de utilização praticamente não existe limite embora os fabricantes estabeleçam um limite de 200 C Para temperaturas elevadas a temperatura máxima admissível depende da duração desta ação e do esforço mecânico podendo variar no entanto entre 85 e 100 C Na Tabela 82 podem ser encontradas outras características deste material O poliestireno é classificado em dois tipos P pérolas transparentes e incolores para a fabricação de material isolante corpos moldados etc O tipo F é autoextinguível Para conversão de unidades lembrar que 1 WmC 085989 kcalhmC Refrigeração Capítulo 8 Pág 7 Fonte Catálogo do produto Isopor Basf Figura 84 Resistência à compressão em função da deformação para placas de poliestireno de diferentes massas específicas Tabela 82 Propriedades físicas do poliestireno expandido Fonte Catálogo do produto Isopor Basf 842 Poliestireno extrudado Espuma rígida de poliestireno desenvolvida pela Dow Química Obtida por um processo contínuo de extrusão possibilitando controle mais preciso das propriedades térmicas e mecânicas da espuma As placas possuem coloração azul e estrutura celular homogênea Apresentam ótima resistência à penetração de água e do vapor dágua além de alta resistência à compressão e baixa Refrigeração Capítulo 8 Pág 8 condutividade térmica tornam o produto muito utilizado como isolante em pisos e paredes de câmaras frigoríficas ou como núcleo de painéis préfabricados São classificadas em dois tipos Styrofoam RM placas de espessuras de 25 ou 50 mm 600 mm de largura e 1250 mm de comprimento Condutividade térmica entre 0027 a 0030 WmK resistência à compressão de 280 kPa 28 kgfcm2 e absorção de água de 12 em relação ao volume Styrofoam IB apresenta uma superfície áspera ideal para aplicação com cimentos e adesivos Espessura de 50 mm e largura e comprimento idêntico ao anterior Condutividade térmica entre 0033 e 0035 WmK resistência à compressão de 250 kPa 25 kgfcm2 e absorção de água de 15 em relação ao volume A máxima temperatura recomendada é de 75C para operação continua Não pode ter contato com solventes nem ser exposta à luz do sol pois pode haver degradação da estrutura celular além de ser um material combustível 843 Espuma de poliuretano A espuma de poliuretano é formada pela combinação de polihidróxilo poliol resina poliéster e poliisocianato reagindo em presença de um agente de expansão R134a CO2 ou outros refrigerantes para obter uma estrutura celular Apresenta boas características físicas tais como baixa condutividade térmica em torno a 0026 WmK boa resistência à compressão baixa massa específica alto percentual de células fechadas e elevada estabilidade dimensional a baixas temperaturas Este tipo de isolante devido as suas ótimas características pode ser empregado para temperaturas deste 200 C até 100 C Outra grande vantagem apresentada pelo poliuretano é que pode ser expandido no local da obra Como inconvenientes apresenta diminuição da capacidade de isolamento com o tempo em função da difusão dos vapores dos gases utilizados na expansão e também a possibilidade de liquefação destes gases a baixas temperaturas 844 Efeito da radiação solar sobre a superfície exposta do espaço refrigerado Se as paredes da sala refrigerada estiverem expostas aos raios de sol haverá necessidade de acrescentar uma carga térmica adicional Para fins práticos a temperatura pode ser ajustada para compensar os efeitos da insolação através da adição de um fator de compensação ao valor da temperatura externa na Eq810 A Eq 814 explicita essa correção Ti Fc UA Te Qt 814 Os valores para esse fator de compensação podem ser encontrados na Tabela 83 e aplicamse para períodos de 24 horas Estes valores são função da cor e orientação da parede Tabela 83 Correção da temperatura externa Fc em graus Celsius para compensar os efeitos da exposição solar Orientação da parede Tipo de superfície Leste Norte Oeste Teto Escuras 5 3 5 11 Médias 4 3 4 9 Claras 3 2 3 5 Refrigeração Capítulo 8 Pág 9 845 Mínima espessura de isolamento Na Tab 84 é apresentada uma recomendação quanto à espessura mínima de isolamento em função da temperatura do espaço refrigerado Tabela 84 Mínima espessura de isolamento para câmaras frigoríficas em função da temperatura Temperatura da câmara C Espessura mm 4 a 16 50 9 a 4 75 26 a 9 100 40 a 26 125 85 Carga térmica por infiltração de ar Qa O ganho de calor devido à infiltração de ar externo pode contribuir com uma parcela significativa da carga térmica total de refrigeração Este fator é função do ar externo que se infiltra cada vez que as portas do ambiente refrigerado são abertas Ocorre principalmente devido às diferenças de densidade entre o ar externo e o ar interno conforme mostrado na Fig 845 O ganho de calor através de portas em kW devido às trocas de ar é dado pela Eq 815 E 1 qD D Qa f t 815 onde q é a carga térmica sensível e latente para fluxo completamente estabelecido em kW Dt é a fração de tempo de abertura das portas Df é fator de fluxo da porta e E é a efetividade do sistema de proteção da porta Figura 85 Fluxos de massas de ar quente e frio que ocorrem em portas típicas de câmaras frigoríficas Segundo Gosney e Olama 1975 a vazão de ar infiltrado em m3s em um espaço refrigerado pode ser dada pela Eq 816 Refrigeração Capítulo 8 Pág 10 m r i ar F gH A V 50 50 1 0 221 ρ ρ 816 onde A é a área da porta em m2 ρi é a massa específica do ar de infiltração em kgm3 ρr é a massa específica do ar refrigerado em kgm3 g é a aceleração da gravidade em ms2 H é a altura da porta e Fm o fator de densidade dado pela Eq 817 51 3 1 i r m 1 2 F ρ ρ 817 Dessa forma a carga térmica sensível e latente q em kW pode ser calculada pela Eq 818 r r ar i i i V q ρ 818 onde ii é a entalpia específica do ar de infiltração ar externo em kJkg ir é a entalpia específica do ar do espaço refrigerado em kJkg Os valores de entalpia específica e volume específico podem ser obtidos na carta psicrométrica para temperaturas de bulbo seco TBS maiores que 10 C Para temperaturas menores que 10 C a entalpia e a massa específica podem ser obtidas através das Eq 819 e 820 respectivamente 01 rT i 819 K r r T ρ 353 820 onde Tr é a temperatura de bulbo seco do ar interno refrigerado em C para a Eq 819 e em Kelvin para a Eq 820 A unidade da entalpia específica resultante é kJkg e da massa específica kgm3 O fator de tempo de abertura das portas pode ser calculado pela Eq 821 d o p t 3600 P D θ θ θ 821 onde P é o número de passagens pela porta θp tempo entre abertura e fechamento da porta em segundos por passagem θo tempo em que a porta simplesmente permanece aberta em segundos e θd é o tempo de referência 24 h Tipicamente o tempo θp varia entre 15 a 25 s por passagem Portas de alta velocidade variam entre 5 e 10 s O fator de fluxo da porta Df é a relação entre a troca de ar real e a troca de fluxo completamente desenvolvido O fluxo completamente desenvolvido ocorre somente quando a porta Refrigeração Capítulo 8 Pág 11 fica aberta para uma grande sala ou para o exterior não sendo impedido por obstruções pilhas de produto etc Nessas condições o valor de Df 1 Em condições normais o valor de Df fica entre 07 e 08 A efetividade E dos dispositivos de proteção da porta tais como portas automáticas rápidas vestíbulos cortinas plásticas em tiras e cortinas de ar ficam entre 07 a 095 Para portas sem nenhum dispositivo de proteção E0 Na Tab 85 são apresentados valores usuais para cada um desses dispositivos de proteção Tabela 85 Valores de efetividade para alguns dispositivos de proteção de portas de ambientes refrigerados Dispositivo Efetividade E Cortina de ar vertical 079 Cortina de ar horizontal 076 Cortina de tiras de plástico 093 Cortina de ar cortina de plástico 091 Após calculado o valor de q para o ar de infiltração os componentes para o calor sensível qs e calor latente qL podem ser obtidos plotandose o processo do ar de infiltração em uma carta psicrométrica e determinando o valor da relação de calor sensível Rs dada pela Eq 822 e utilizando as Eq 823 e 824 T s s i i R 822 s s q qR 823 s L R q q 1 824 onde is é a variação da entalpia específica para o resfriamento do ar e iT é a variação total da entalpia específica do processo de desumidificação do ar 86 Carga por iluminação Qi Devese ao calor dissipado pelas fontes internas de iluminação e pode ser calculada pela Eq 825 Qi Wi Ap Dto 825 onde Qi é o calor dissipado pelas fontes de iluminação em Watts Wi é a taxa de iluminação em Wm2 Ap é a área do piso da câmara m2 e Dto é fração de tempo sobre um período de 24 horas que a iluminação estiver acesa Como regra a taxa de iluminação utilizada em projetos de câmaras frigoríficas é de 10 Wm2 87 Carga por ocupação Qo Decorrente da liberação de calor pelos ocupantes do espaço refrigerado trabalhadores devido ao metabolismo do corpo humano É função da temperatura do local tipo de trabalho Refrigeração Capítulo 8 Pág 12 realizado tipo de roupa e tamanho da pessoa Essa carga térmica pode ser estimada através da seguinte equação Qo Np Qeq Dto 826 onde Qo é a carga por ocupação em W Np é o número de ocupantes do espaço refrigerado Qeq é o calor equivalente dos ocupantes em Wpessoa e Dto é a fração de tempo sobre um período de 24 horas de permanência de um operador no espaço refrigerado Geralmente é o mesmo valor usado na carga térmica de iluminação O calor equivalente pode ser calculado através da Eq 827 6 272 rT Qeq 827 onde Tr é a temperatura do espaço refrigerado em C 88 Carga devido a motores elétricos Qm Esta carga devese ao calor sensível liberado no ambiente refrigerado devido ao trabalho de máquinas e motores A estimativa dessa carga pode ser realizada pela Eq 828 considerando a potência nominal do motor Pm tm m m m D P Q η 828 onde Dtm é a fração de tempo sobre 24 h que o equipamento permanece ligado e ηm é o rendimento do motor Na ausência de informações sobre esse rendimento podem ser utilizadas as informações disponíveis na Tab A85 A Eq 828 considera que tanto o motor quanto o trabalho realizado por ele encontramse dentro do espaço refrigerado Se o motor estiver fora do espaço refrigerado mas o trabalho realizado for dentro desse espaço utilizase a Eq 829 tm m m P D Q 829 Quando o motor estiver fora do espaço refrigerado para trabalho ou o elemento acionado estiver dentro desse espaço a carga térmica pode ser estimada pela Eq 830 tm m m m m D P Q η 1 η 830 89 Carga térmica devido ao processo de degelo dos evaporadores Qd Sistemas de refrigeração que operam com temperaturas abaixo de zero formam geada nos evaporadores resfriadores de ar Essa geada é decorrência da umidade existente no ar interno ao espaço refrigerado geralmente proveniente da infiltração externa que solidificam na superfície externa do trocador de calor Como será discutido posteriormente com mais detalhes o descongelamento frequente impede o bloqueio da passagem de ar pelas serpentinas do trocador Ao mesmo tempo para o descongelamento mais rápido do trocador calor deve ser adicionado para que Refrigeração Capítulo 8 Pág 13 a geada seja derretida introduzindo no espaço refrigerado uma carga térmica adicional que necessita ser levada em consideração Três métodos de degelo são mais usuais em sistemas de refrigeração o degelo natural o degelo elétrico e o degelo por gás quente O degelo natural ou offcycle consiste em cortar a circulação de refrigerante no evaporador mantendo os ventiladores ligados Pode ser empregado quando a temperatura do espaço refrigerado for superior a 3 C É um processo de degelo mais lento que os demais mas nesse caso não introduz carga térmica no ambiente O degelo elétrico consiste na colocação de resistências elétricas na estrutura do evaporador para fundir a geada É um método mais rápido que o degelo natural mas tem o inconveniente de apresentar uma baixa eficiência Atualmente o método mais empregado é o degelo a gás quente Consiste usar o vapor superaquecido da descarga no compressor diretamente no interior do evaporador Nesse caso o líquido refrigerante deve ser drenado antes da introdução do vapor superaquecido Permite uma operação de degelo mais rápida que a obtida com o uso de resistências térmicas e também tem uma eficiência melhor A eficiência de degelo adaptada de Melo et al 2012 pode ser definida de acordo com a Eq 831 T d E Emin η 831 onde Emin é a energia mínima necessária para fundir a camada de geada formada no evaporador e ET é a energia total utilizada para o processo A energia mínima necessária para fundir o bloco de geada é composta de uma parte sensível responsável pelo aumento de temperatura da geada até 0 C e uma parte latente responsável pela mudança de fase de sólido para líquido dada pela Eq 832 g g d p g mh T T mc E min 832 onde m é a massa de geada em kg cpg é o calor específico da geada aproximadamente igual a 19 kJkgK Td é a temperatura de fusão da geada 0 C Tg é a temperatura média da serpentina do evaporador hg é o calor latente de fusão da geada aproximadamente igual a 3336 kJkg Mesmo que o valor correto da energia parasita resultante do processo de degelo e que se torna carga térmica adicional seja difícil de quantificar principalmente em aplicações industriais uma estimativa grosseira pode ser realizada a partir das eficiências dos processos de degelo elétrico e a gás quente No processo de degelo elétrico a eficiência fica entre 30 a 40 e o tempo de degelo em 30 min A frequência do degelo depende de diversas condições mas fica entre 4 a 6 vezes por dia No processo de degelo a gás quente a eficiência é de aproximadamente 70 e o tempo de degelo se reduz para 10 a 15 min A frequência é similar ao caso anterir 810 Fator de segurança Geralmente um fator de segurança de 10 é aplicado à carga térmica calculada para levar em consideração possíveis discrepâncias entre o critério de projeto e a operação real Refrigeração Capítulo 8 Pág 14 811 Carga térmica total QE A carga térmica total é obtida somandose todas as cargas parciais calculadas acrescidas do fator de segurança Esta carga calculada considera que o tempo de funcionamento da instalação frigorífica seja de 24 horas Devido à necessidade de descongelamento do evaporador a intervalos freqüentes não é prático projetar o sistema de refrigeração de modo que o equipamento deva funcionar continuamente a fim de manejar a carga Desta forma o tempo de funcionamento do sistema vai ser função do tipo de degelo empregado Por exemplo quando for utilizado descongelamento natural o tempo de funcionamento permitido é aproximadamente 16 horas em cada período de 24 horas Para os sistemas que empregam uma fonte auxiliar de calor para realizar o degelo o tempo de funcionamento máximo passa para 18 a 20 horas Desta forma a carga térmica total em unidade de potência é calculada pela Eq 825 T h Qm Qo Qi Qd Qr Qt Qa Qh Qt 24 825 onde T é o tempo máximo de funcionamento permitido ao sistema de refrigeração em horas em função da metodologia de degelo empregada 812 Perfil da carga térmica O perfil de carga de uma instalação frigorífica depende fundamentalmente do uso desta instalação e de suas características de projeto Na Figura 85 a é apresentado um perfil típico de carga térmica considerando o regime de trabalho do compressor Nesta figura t é fração de tempo de operação do compressor e c é o regime de carga Podese notar que em aproximadamente 65 da vida útil do compressor ele estará operando com uma carga parcial entre 70 e 100 a b Figura 85 Perfil de carga térmica de instalações frigoríficas a uma instalação típica considerando o regime de trabalho do compressor e b uma câmara de estocagem de maçã Na Figura 85 b observase que para o caso de uma câmara de estocagem de maçã durante cerca de 50 de seu tempo estará operando com capacidade total e durante 25 estará parada Refrigeração Capítulo 8 Pág 15 Referências Gosney WB Olama HAL 1975 Heat and enthalpy gains through cold room doorways Proc Inst of Refrigeeration 72 pp 3141 Melo C Knabben FT Pereira P do V 2012 Na experimental study on defrosted heaters applied to household refrigerators International Refrigeration and Air Conditioning Conference Purdue Refrigeração Capítulo 8 Pág 16 Tabela A81a Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg VEGETAIS Alcachofra 0 925 25 meses 82 18 3584 1867 27351 Aspargo 1 950 25 semanas 93 06 3952 2005 31020 Feijão verde 5 925 8 dias 89 07 3818 1955 29686 Feijão seco 10 700 7 meses 11 1206 0975 Beterraba raiz 0 975 5 meses 88 09 3785 1943 29352 Beterraba folhas 0 950 12 dias 04 Brócolis 0 950 12 dias 90 06 3852 1968 30020 Couve 0 950 4 semanas 85 08 3684 1905 28352 Repolho 0 975 5 meses 92 09 3919 1993 30687 Cenoura imatura 0 990 5 semanas 88 14 3785 1943 29352 Cenoura madura 0 990 7 meses 88 14 3785 1943 29352 Couveflor 0 950 3 semanas 92 08 3919 1993 30687 Aipo 0 950 15 meses 94 05 3986 2018 31354 Milho 0 950 6 dias 74 06 3316 1767 24683 Pepino 115 925 12 dias 96 05 4053 2043 32021 Beringela 85 925 85 dias 93 08 3952 2005 31020 Chicória 0 950 25 semanas 93 01 3952 2005 31020 Alho seco 0 675 65 semanas 61 08 2880 1604 20346 Alho verde 0 950 2 meses 85 07 3684 2031 28352 Alface 05 975 25 semanas 95 02 4019 1905 31687 Cogumelo 0 900 35 dias 91 09 3885 1980 30353 Cebola verde 0 950 35 semanas 89 09 3818 1955 29686 Cebola seca 0 700 45 meses 08 3785 1943 29352 Salsa 0 950 15 meses 85 11 3684 1905 28352 Cenoura branca 0 990 5 meses 79 09 3483 1830 26350 Ervilha verde 0 950 2 semanas 74 06 3316 1767 24683 Ervilha seca 10 700 7 meses 12 1239 0988 Pimenta verde 85 925 25 semanas 92 07 3919 1993 30687 Pimenta seca 5 650 6 meses 12 1239 0998 Batata 10 900 6 meses 78 07 3450 1817 26017 Abóbora 115 725 25 meses 91 08 3885 1980 30353 Radite 0 950 2 meses 95 07 4019 2031 31687 Espinafre 0 950 12 dias 93 03 3952 2005 31020 Refrigeração Capítulo 8 Pág 17 Tabela A81b Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg VEGETAIS continuação Tomate verde 17 875 2 semanas 93 06 3952 2005 31020 Tomate maduro 85 875 55 dias 94 05 3986 2018 31354 Nabo raízes 0 950 45 meses 92 11 3919 1993 30687 Nabo folhas 0 950 12 dias 90 02 3852 1968 30020 Agrião 0 950 35 dias 93 03 3952 2005 31020 Inhame 16 875 45 meses 74 3316 1767 24683 Sementes 5 575 11 meses 11 1206 0976 30369 Congelados 205 9 meses Ver nas linhas acima FRUTAS Maçã 15 900 55 meses 84 11 3651 1892 28018 Maçã seca 25 575 65 meses 24 1641 1139 Damasco 0 900 15 semanas 85 11 3684 1905 28352 Banana 14 900 75 08 3349 1779 25016 Cereja 1 925 15 semanas 82 17 3651 1892 28018 Melão 7 900 3 semanas 93 09 3952 2005 31020 Groselha 025 925 12 dias 85 10 3684 1905 28352 Tâmara 9 700 9 meses 20 157 1507 1089 6671 Figos frescos 05 875 85 dias 78 24 3450 1817 26017 Figos secos 2 550 105 meses 23 1608 1126 7672 Uva 1 900 25 meses 82 18 3584 1867 27351 Limão 5 875 35 meses 89 14 3818 1955 29686 Lima 95 875 7 semanas 86 16 3718 1918 28685 Manga 13 875 25 semanas 81 09 3550 1855 27018 Azeitona 85 875 5 semanas 75 14 3349 1779 25016 Laranja 45 875 75 semanas 87 08 3751 1930 29019 Pêssego 025 900 3 semanas 89 09 3818 1955 29686 Pêssego seco 25 575 65 meses 25 1675 1151 Pêra 1 925 45 meses 83 16 3617 1880 27685 Abacaxi 7 875 3 semanas 85 10 3684 1905 28352 Ameixa 05 925 3 semanas 86 08 3718 1918 28685 Romã 0 900 3 semanas 82 30 3584 1867 27351 Marmelo 05 900 25 meses 85 20 3684 1905 28352 Framboesa 025 925 25 dias 82 08 3601 1874 27518 Refrigeração Capítulo 8 Pág 18 Tabela A81c Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg FRUTAS continuação Morango 025 925 6 dias 90 08 3852 1968 30020 Tangerina 15 875 3 semanas 87 11 3751 1930 29019 Congelados 205 925 9 meses Ver nas linhas acima PEIXES Arenque 1 850 10 dias 62 22 2931 1623 20847 Cavala 05 975 7 dias 65 22 3014 1654 21681 Salmão 0 975 18 dias 64 22 2981 1641 21347 Congelados 235 925 9 meses Ver nas linhas acima CRUSTÁCEOS Camarão 0 975 13 dias 76 22 3383 1792 25350 Lagosta 75 na água 12 meses 79 22 3483 1830 26350 Ostra carne 1 100 65 dias 87 22 3751 1930 29019 Ostra concha 75 975 5 dias 80 28 3517 1842 26684 Congelados 235 925 55 meses Ver nas linhas acima BOVINOS Carne fresca 05 900 35 semanas 70 20 3170 1710 23182 Carne congelada 205 925 105 meses Ver na linha acima SUINOS Carne fresca 05 875 55 dias 38 24 2110 1315 12675 Carne congelada 205 925 5 meses Ver nas linhas acima Presunto 74 magro 05 825 4 dias 56 17 2713 1541 18679 Presunto salgado 75 750 2 meses 50 2746 1553 19012 Presunto congelado 205 925 7 meses Ver nas linhas acima Bacon médio 4 825 25 semanas 19 1474 1076 6337 Bacon salgado 10 850 3 meses 17 1390 1045 5504 Bacon congelado 205 925 5 meses Ver nas linhas acima Salsicha a granel 05 850 4 dias 38 2110 1315 12675 Salsicha defumada 0 850 2 semanas 50 39 2512 1465 16678 CAPRINOS Carne fresca 05 875 85 dias 65 20 3015 1654 21675 Carne congelada 205 925 9 meses Ver nas linhas acima Refrigeração Capítulo 8 Pág 19 Tabela A81d Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg AVES Galinhas 0 875 1 semana 74 28 3316 1767 24683 Frango 0 850 1 semana 74 28 3316 1767 24683 Peru 0 850 1 semana 64 28 2981 1641 21347 Pato 0 850 1 semana 69 28 3148 1704 23015 Aves congeladas 205 925 10 meses Ver nas linhas acima OUTROS Coelho 05 925 3 dias 68 3115 1691 22681 LATICINIOS Manteiga 4 800 1 mes 16 103 1373 1038 5337 Manteiga congelada 23 775 12 meses Ver na linha acima Queijo longa estocagem 0 675 18 meses 37 133 2077 1302 12341 Queijo curta estocagem 4 675 6 meses 37 133 2077 1302 12341 Queijo processado 4 675 12 meses 39 72 2143 1327 13008 Queijo ralado 4 650 12 meses 31 1876 1227 10340 Sorvete 27 13 meses 63 56 2948 1629 21014 Leite pasteurizado 055 3 meses 87 056 3751 1930 29019 Leite seco em pó 21 baixa 75 meses 2 0904 0862 6671 Leite condensado 4 15 meses 27 15 1742 1176 9006 PRODUTOS AVÍCOLAS Ovos na casca 1 825 55 meses 66 22 3048 1666 22014 Ovos congelados 205 14 meses 74 3316 1767 24683 Ovos sólidos duro 3 baixa 9 meses 3 0938 0875 1001 CONFEITES MilkChocolate 95 400 9 meses 1 0871 0850 334 Marshmallow 95 650 6 meses 17 1407 1051 5670 MISCELÂNEOS Cerveja 3 550 45 meses 90 3852 1968 30020 Pão 18 8 semanas 345 1993 1271 11508 Cacau 2 600 14 meses Côco 1 825 15 meses 47 09 2412 1428 15677 Café verde 25 825 3 meses 125 1256 0994 4170 Peles 25 500 20 meses Refrigeração Capítulo 8 Pág 20 Tabela A81e Condições de estocagem e propriedades dos produtos perecíveis Produto Temp EstocC Umid Relat Tempo Estoc Cont Umid Temp CongC CalEsp ResfriakJkgC CalEsp CongelakJkgC Calor CongelakJkg MISCELÂNEOS cont Mel 5 14 meses 17 1407 1051 5670 Lúpulo 1 550 4 meses Banha resfriada 7 925 6 meses 0 Banha congelada 18 925 13 meses 0 Noz 5 700 10 meses 45 0988 0894 1501 Óleo vegetal 21 14 meses 0 Margarina 2 650 14 meses 16 1372 1038 5337 Suco de laranja 05 45 semanas 89 3818 1955 29686 Milho para pipoca 2 850 5 semanas 10 1172 0963 3336 Tabaco fardos 3 775 18 meses Tabaco cigarro 5 525 6 meses Tabaco charuto 6 625 2 meses Obs Significado das colunas Temp Estoc temperatura de estocagem Umid Relat umidade relativa do ar de estocagem Tempo Estoc período de estocagem aproximado Cont Umid conteúdo de umidade do produto Temp Cong temperatura de início de congelamento do produto Cal Esp Resfria calor específico do produto resfriado Cal Esp Congela calor específico do produto congelado Calor Congela calor de congelamento Refrigeração Capítulo 8 Pág 21 Refrigeração Capítulo 7 Pág 23 Tabela A82 Propriedades físicas dos sólidos Elemento cp JkgC ρ kgm3 k WmºC ε Alumínio liga 1100 896 2740 221 01 Bronze aluminizado 400 8280 100 Tijolo construção 800 1970 07 093 Latão vermelho 400 8780 150 003 Latão amarelo 400 8310 120 0033 Bronze 435 8490 29 Cartolina 007 Cimento Portland 670 1920 0029 Fibra de algodão 1340 1500 0042 Feltro 330 005 Vidro comum 750 2470 1 094 Vidro com chumbo 490 4280 14 Vidro pyrex 840 2230 1 Gelo 0C 2040 921 224 095 Gelo 20C 1950 244 Papel 1340 480 006 092 Papelão 1400 860 017 Aço 500 7830 453 012 Polietileno 930 017 Madeira dura 2300 705 0174 09 Madeira mole 1630 490 0123 Obs significado das colunas cp calor específico ρ massa específica k condutividade térmica ε emissividade a temperatura ambiente Refrigeração Capítulo 7 Pág 24 Tabela A83 Condições externas de verão para algumas cidades brasileiras Cidade Latitude tbs C tbu ºC VD C F gVAkgAS REGIÃO NORTE Macapá PA 0 34 285 105 225 Manaus AM 3 35 290 105 231 Santarém PA 3 35 285 105 223 Belém PA 2 33 270 105 201 REGIÃO NORDESTE João Pessoa PB 7 32 260 95 188 São Luiz MA 3 33 280 95 221 Parnaíba PI 3 34 280 95 218 Teresina PI 5 38 280 95 200 Fortaleza CE 4 32 260 95 188 Natal RN 6 32 270 55 205 Recife PE 8 32 260 55 188 Petrolina PE 9 36 255 55 164 Maceió AL 10 33 270 65 201 Salvador BA 13 32 260 65 188 Aracajú SE 11 32 260 65 188 REGIÃO SUDESTE Vitória ES 20 33 280 100 221 Belo Horizonte MG 20 32 240 100 155 Uberlândia MG 19 33 235 100 144 Rio de Janeiro RJ 23 35 265 60 184 São Paulo SP 24 31 240 100 158 Santos SP 24 33 270 100 201 Campinas SP 23 33 240 100 150 Pirassununga SP 22 33 240 100 150 REGIÃO CENTROOESTE Brasília DF 16 32 235 95 148 Goiânia GO 17 33 260 95 184 Cuiabá MT 16 36 270 95 189 Campo Grande MT 20 34 250 95 163 PontaPorã MT 22 32 260 95 188 REGIÃO SUL Curitiba PR 25 30 235 115 156 Londrina PR 23 31 235 115 152 Foz do Iguacú PR 26 34 270 115 198 Florianópolis SC 28 32 260 115 188 Joinville SC 26 32 260 115 188 Blumenau SC 27 32 260 115 188 Porto Alegre RS 30 34 260 110 179 Santa Maria RS 30 35 255 110 168 Rio Grande RS 32 30 245 110 172 Pelotas RS 32 32 255 110 180 Caxias do Sul RS 29 29 220 110 138 Uruguaiana RS 30 34 255 110 172 Refrigeração Capítulo 7 Pág 25 Tabela A84 Calor de evolução Cr para frutas e vegetais resfriados nas respectivas temperaturas de estocagem Produto Cr mWkg Produto Cr mWkg Maçãs 21 Alho 48 Damasco 17 Limão 86 Alcachofra 133 Alface 68 Aspargos 237 Cogumelo 129 Bananas 164 Noz 5 Feijão verde 103 Cebola seca 9 Beterraba 21 Cebola verde 66 Brócolis 63 Azeitonas 64 Couve 71 Laranjas 19 Repolho 40 Pêssego 19 Cenoura 46 Pêra 20 Couveflor 71 Ervilha verde 138 Aipo 21 Pimenta 43 Cereja 39 Ameixa 9 Milho 125 Batata 62 Pepino 86 Radite 51 Figo 32 Framboesa 74 Groselha 26 Espinafre 136 Uvas 8 Morango 52 Melão 24 Tomate verde 61 Nabo 26 Tomate maduro 42 Refrigeração Capítulo 7 Pág 26 Tabela A85 Carga térmica de motores elétricos