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Atualizado em 02/2012

Câmaras frigoríficas: flexibilidade na construção e eficiência dos materiais
Ana Paula Basile Pinheiro

Novos projetos estão empregando elementos termoisolantes mais eficientes e que não agridem o meio ambiente

altCom a modernização das instalações e a crescente necessidade de redução de custos com energia elétrica e tempo de execução de obras, é notório o aumento da utilização de elementos construtivos que atendam essas necessidades. Para minimizar as trocas térmicas entre o ambiente externo e interno, os novos projetos estão empregando elementos termoisolantes mais eficientes e que não agridem o meio ambiente. Acrescente-se a isso a agilidade na execução da obra, maior flexibilidade na construção e economia de energia.

Os materiais termoisolantes que compõem as câmaras frigoríficas podem ser aplicados sob a forma de painéis para cobertura e fechamento lateral com diferentes núcleos isolantes, como o EPS (poliestireno expandido), o PUR (poliuretano), o PIR (poli-isocianurato), que são elementos autoportantes diretamente montados sobre estruturas metálicas ou pré-moldadas em concreto ou madeira. Além de todas as vantagens térmicas, soma-se o fato de possibilitar uma obra estanque e durável. A aplicação é viável para os mais diferentes segmentos, como indústrias farmacêuticas, veterinárias, alimentícias e de embalagens. Nas paredes externas, o isolamento pode fazer parte de diversos sistemas construtivos, tais como peças pré-fabricadas de concreto e no interior de paredes sanduíche feitas com telhas metálicas, fibrocimento ou placas cimentícias.

De acordo com Steffen B. Nevermann, diretor geral da Dânica Corporation, um avanço nos últimos anos foi a inovação da tecnologia na troca do isolamento térmico EPS (poliestireno expandido) para o PUR (poliuretano).

alt“As vantagens do PUR em relação ao EPS, é que o PUR é um termofixo com baixíssima condutividade térmica, elevada resistência mecânica e, principalmente, melhor resultado de reação ao fogo. A migração do mercado EPS para PUR era um diferencial que deixava o mercado brasileiro aquém da tecnologia do mercado europeu neste segmento. Além disso, o PUR não emite gases prejudiciais à camada de ozônio e utiliza uma quantidade menor de recursos naturais durante sua fabricação, estando em conformidade com a NBR 7358 (Classe R1) e com os Protocolos de Montreal e de Kyoto”, diz Nevermann.

Segundo ele, a troca térmica do núcleo isolante PUR é 50% menor que EPS, o que significa que a espessura necessária em PUR é exatamente a metade da espessura em EPS para termos a mesma troca térmica. “O aumento da espessura em PUR promove menor troca térmica e, consequentemente, menor consumo de energia pelos equipamentos de refrigeração. O novo sistema favorece perfeito isolamento térmico e tem a maior largura útil do mercado, o que resulta em mais economia por metro quadrado. A aplicação de painéis termoisolantes com núcleo em poliuretano vem ganhando a preferência do mercado consumidor e, atenta a este fato, investimos R$ 50 milhões em duas novas plantas com tecnologia de fabricação contínua, agregando ainda a consciência ambiental e trazendo as linhas contínuas já convertidas para a utilização de Hidrocarboneto (Pentano) como agente expansor”, afirma o diretor.

Ele explica que no processo o material isolante é injetado e os painéis são cortados e acomodados em cooling automático, o que garante o tempo certo de cura e assegura a perfeita homogeneidade na distribuição de PUR com a máxima qualidade dos painéis.
“Sob o aspecto segurança do PUR, que pode ser observado no momento em que o frigorífico for contratar um seguro para a sua instalação. Ao usar o EPS, paga-se um prêmio de seguro muito alto e com o PUR o valor do prêmio fica bem menor, a redução vai de 20 a 40% de desconto, além de ser um produto competitivo o PUR conta ainda com esse apelo financeiro, já que no caso de uma instalação frigorífica não se trata apenas da estrutura física do prédio ou da câmara, mas dos produtos que estão lá dentro, e isto também é considerado na hora de se pagar um seguro – o que é mais uma vantagem a ser considerada”, diz Nevermann.

Segundo Rafael S. Furtado, diretor comercial da Isar Isolamentos Térmicos e Acústicos, a eficiência da instalação dependerá do coeficiente de condutividade térmica do material utilizado.

“Os materiais se adequam a diversas aplicações, porém no momento da escolha temos que buscar sempre o melhor custo benefício. E para isso, devemos atentar para as seguintes perguntas: O material será aplicado em uma obra nova (ainda em projeto ou até mesmo em construção) ou já existente? Qual o coeficiente de condutividade térmica requerido? Qual o custo do material aplicado? Devemos colocar cada solução lado a lado para avaliar o que é melhor em cada caso. O poliuretano, por exemplo, é bastante utilizado em câmaras na refrigeração industrial. Além da função térmica, alguns também têm boa performance acústica”, informa Furtado.

altEle acrescenta que o coeficiente de condutibilidade térmica do PUR é 0,017 Kcl/h.ºC.m², e o do EPS é 0,028. Para diminuição da carga térmica de um ambiente podemos utilizar painéis isotérmicos tanto para isolamento externo, como para isolamento interno, já que são materiais que diminuem a troca de calor entre dois ambientes. Outro ponto destacado por Furtado é a flexibilidade de mudança de layout ou movimentação desses painéis em casos de ampliação, fator que pesa na decisão do tipo de fechamento lateral a ser executado. “Com os prazos de execução de obras cada vez mais apertados, esses elementos também apresentam grande desempenho, uma vez que são entregues prontos na obra, bastando fixá-los na estrutura”.

Nevermann alerta que um bom projeto de construção de ambientes com controles de temperatura, tanto climatizados, passando por resfriados e congelados, depende do levantamento das necessidades do mesmo.

“É de suma importância o conhecimento dos produtos, movimentações diárias, temperatura de trabalho, capacidade de armazenamento, etc. para que se possa ser definido adequadamente o equipamento de refrigeração, espessuras corretas de isolamento e necessidades mínimas de vedação, buscando a melhor relação custo benefício. Devemos em primeiro lugar realizar a compatibilidade dos projetos Arquitetônico/Civil/Estrutural e projeto da câmara fria, e após a compatibilização destes, devemos seguir rigorosamente os detalhes de projeto durante a montagem da câmara fria”.

Instalações de pequeno e médio porte

Sob o ponto vista de Fernando Coelho, técnico da Heatcraft do Brasil, nos últimos dois anos houve pouco avanço em equipamentos para refrigeração comercial no que se refere a câmara frigorífica de pequeno e médio porte.

“Com raras exceções, na questão de equipamentos, houve melhorias para câmaras de grande porte devido à automação do sistema. Com relação a compressores e evaporadores ainda permanecemos com compressores alternativos e fluidos refrigerantes que a Europa e USA não utilizam mais, como R-22, 402B. O uso nos supermercados de sistemas de expansão indireta para refrigeração de câmaras e expositores através de fluidos intermediários refrigerados e a introdução no mercado de válvulas de expansão eletrônicas para evaporadores de expansão direta, também podem ser destacados”, diz Coelho.

Para câmaras de pequeno e médio porte, basicamente são instaladas unidades condensadoras, pequenos racks e evaporadores para expansão direta, com compressores alternativos herméticos e semi-herméticos.

Segundo ele, houve uma diminuição no consumo de energia apenas para os sistemas que utilizam automação com inversores de frequência nos compressores e motores eletrônicos tipo EC e também aplicação de válvulas eletrônicas nos evaporadores.

“As técnicas de instalação para a parte mecânica do sistema praticamente não mudam, apenas houve modificações nas técnicas referentes à parte eletro eletrônica do sistema devido às novas tecnologias incorporadas. Devido à nossa cultura de não aceitar rapidamente as novas tecnologias, ficamos esperando outros mercados fazerem primeiro para depois usarmos. Também temos nesse mercado a cultura do mais barato sempre e isso prejudica a entrada de novas tecnologias”, informa Coelho.

Isolação térmica de tubulações

altA eficiência de uma câmara frigorífica abrange também a isolação térmica de tubulações onde circulam fluidos em temperaturas diferentes. A aplicação é voltada para o isolamento de condutos e reservatórios com fluidos em temperaturas diferentes para evitar a condensação. Como exemplo de benefícios neste tipo de aplicação convém citar a durabilidade do material e a alta resistência à difusão de vapor de água, além da estanqueidade do sistema.
Lineu Teixeira de Freitas Holzmann, engenheiro da Polipex, informa que toda a instalação deve ser tratada como um conjunto, desde o projeto, com a orientação e o posicionamento da obra.

“Além disso, algumas preocupações com o material de revestimento, fechamento de aberturas dessa obra e a correta aplicação de materiais com propriedades isolantes térmicas são fundamentais para chegarmos a uma redução da exigência sobre os equipamentos ali instalados, por exemplo. Os isolantes térmicos têm um impacto ambiental positivo, pois em verdade teremos uma grande economia de energia, que hoje é tema das principais discussões sobre as condições de nosso planeta. Associado a este menor consumo de energia, está a redução nas emissões de CO2”, informa Holzmann.

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Rede Atacadão

A rede Atacadão, do setor atacadista, com lojas em diversos estados do país, priorizou a eficiência energética de suas instalações. De acordo com o engenheiro Maurício Barbosa Junior, diretor da Cold Block, empresa responsável pelos projetos na rede Atacadão, a diminuição do gasto de energia das câmaras frigoríficas para estoque de alimentos congelados e resfriados e dos condensadores, responsáveis pela refrigeração em balcões frigoríficos, foi um dos fatores que levaram à escolha dos ventiladores eletrônicos EC, instalados nestes equipamentos.

“Com o uso dos ventiladores eletrônicos da ebm-papst, houve uma redução de 42% no consumo de eletricidade em relação ao outro modelo de ventiladores, os de corrente alternada (AC). Esse resultado foi alcançado no verão, durante um mês de teste em um supermercado da rede, em Ribeirão Preto, cidade considerada a mais quente do estado de São Paulo. Com a economia de energia, estima-se que em 18 meses já seja possível ter um retorno do valor investido no equipamento. O sistema EC colabora com este intuito, pois se autorregula, quanto à vazão de ar à noite, devido a menores temperaturas externas, diminuindo a rotação e, consequentemente, o nível de ruído”, explica Barbosa.
 

 

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Atualizado em 28/09/2011
Fonte: Alessandro da Silva
Engenheiro de aplicação BITZER Compressores Ltda
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Câmaras Frigoríficas - aplicação, tipos, cálculo da carga térmica e boas práticas de utilização visando a racionalização da energia elétrica

1- Introdução

altAs câmaras frigoríficas 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.

2 - Aplicação

As câmaras frigoríficas de temperatura ao redor de 0°C e umidade relativa elevada, são utilizadas para a conservação de gêneros alimentícios frescos por breves períodos de tempo. As câmaras de baixa temperatura, caracterizadas por um elevado isolamento térmico, mantêm no seu interior as baixas temperaturas necessárias para a conservação a longo prazo dos produtos congelados. As câmaras de atmosfera controlada, a temperatura média - alta, são caracterizadas pela absoluta estanqueidade e têm equipamentos aptos a produzir no seu interior atmosferas artificiais tais para prolongar a duração da conservação de alguns produtos hortifrutigranjeiros. As câmaras para o controle do amadurecimento dos produtos hortifrutigranjeiros são câmaras de refrigeração a temperatura alta – média, de estrutura parecida àquela das câmaras de atmosfera controlada, no interior das quais tenham as condições termohigrométricas que variam na atmosfera em função de ciclos preestabelecidos.

3 – Tipos 3.1

Câmaras em alvenaria 

As câmaras em alvenaria apóiam-se em fundações perimetrais convencionais, no interior das quais se realiza uma camada de pedras com sucessivo lançamento de concreto para a formação de um primeiro lastro. Nas câmaras de média e alta temperatura, as paredes perimetrais são construídas diretamente sobre a fundação e o material isolante é colocado entre a primeira e a segunda laje em concreto feita para evitar as solicitações localizadas produzidas por empilhadeiras. Nas câmaras de baixa temperatura, paredes perimetrais e camada isolante que estão por baixo do piso apóiam sobre um lastro suspenso, construídos sobre uma camada de pedras que tem a função de uma câmara de ar. Este lastro minimiza o risco de resfriamento do solo que está por baixo da câmara, que pode provocar deformações e rupturas do piso. As paredes em alvenaria tradicional, após reboco, é aplicada a barreira de vapor, que consiste numa camada impermeabilizadora realizada por espalhamento de material betuminoso, eventualmente armado com um véu de fibrade vidro. Na barreira de vapor, que se estende no teto, são colocadas duas ou três camadas de material isolante de forma que a espessura total seja adequada à temperatura interna da câmara e à temperatura externa. Para melhorar a qualidade de isolamento é bom que as junções da camada inferior sejam recobertas com placas decamada sucessiva (construção de placas defasadas).  

Em geral, os isolantes certos são aqueles que garantem impermeabilidade ao vapor, baixo coeficiente de dilatação térmica, ausência de odores desagradáveis, apodrecimento, autoextinguibilidade, resistente a compressão, baixo peso específico.

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3.2 Câmaras pré-moldadas:  

altAs câmaras pré-moldadas, feitas em qualquer dimensão com o uso de painéis isolante modulares, permitem tempo breves de construções economia nas fundações, na ampliação e na remoção. Os longos tempos de construção e o alto custo das obras em alvenaria contribuíram para a difusão das câmaras pré-moldadas, construídas por painéis isolantes pré-moldados, com característica de rigidez estrutural obtida com acoplamento do isolante propriamente dito e camadas de revestimentos. Estes painéis são conectados entre eles por meio de junções metálicas. As vantagens desta solução construtiva são a rapidez da colocação e a possibilidade de sucessivas ampliações. Com estes tipos de painéis é possível também construir câmaras frigoríficas de grande porte. As características auto-portante dos painéis isolantes mudam segundo o tipo da construção. Ultrapassando determinadas dimensões de painéis nascem problemas de envergadura do teto que são solucionados com estruturas metálicas externas ou internas. A ampla disponibilidade de materiais de revestimento do painel (existem painéis revestidos nos dois lados com chapa de aço inox), permite a construção de câmaras frigoríficas que resistem às intempéries com ótimas características de isolamento e impermeabilidade.

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Exemplo de câmaras pré-modulares com painéis de poliuretano (cortesia Dânica) 

3.4 Isolante Térmico para a construção da câmara 

Na escolha do material empregado como isolante térmico para a construção da câmara frigorífica, devem-se considerar vários fatores, além do econômico, tais como sua resistência a insetos e microorganismos, riscos de propagar fogo, poeira ou vapores indesejáveis, partículas que possam irritar a pele, retenção de odores, resistência à decomposição e resistência à absorção de água. Os isolamentos mais empregados são os de fixação de placas de isolamento em alvenaria com posterior acabamento da superfície, ou a utilização de painéis construídos de uma placa interna do isolante na espessura desejada e prensada entre placas metálicas tratadas contra corrosão, como descrito em Neves Filho (1994). A propriedade de um material em diminuir o fluxo de calor é indicada por sua condutividade térmica ou, de forma inversa, sua resistência térmica. A tabela abaixo relaciona algumas dessas propriedades, entre as quais está a densidade, que quanto maior, maior será a resistência mecânica à compressão e maior resistência térmica.

 Isolante  Cortiça  Fibra de Vidro  Poliestureno expandido  Poliuretano expandido
 Densidade (Kg/m3)  100-150  20-80  10-30  40
 Condutibilidade térmica (Kcal/mh°C)  0,032 0,030  0,030   0,020
 Resistência à passagem de água  Regular Nenhuma Boa  Boa 
 Resistência à difusão de vapor,em relação ao ar parado  20 1,5  70  100 
 Segurança ao fogo  Pobre Boa Pobre  Pobre 
 Resistência à compressão  (Kgf/m2)  5.000 Nenhuma  2.000  3.000 
 Custo  Relativamente alto Baixo  Relativamente alto  Alto 

Fonte: Neves Filho (1994) 

A cortiça e a fibra de vidro constam apenas como referência histórica, visto que a aplicação destes isolantes está praticamente abandonada na refrigeração. A tecnologia moderna oferece uma ampla escolha de materiais isolantes, o mais conhecido dos quais para isolamento em obras de alvenaria, é o poliuretano. Sua condutividade térmica está entre as mais baixas, enquanto sua resistência à compressão é elevada, mesmo com um peso específico reduzido. Sua impermeabilidade é ótima e a resistência à propagação de chama é boa, além de ser inodor e inalterável. 

3.5 Espessuras de poliuretano expandido recomendadas 

Abaixo segue como sugestão a espessura de poliuretano expandido com densidade de 25 à 30 Kg/m3 aconselhado para isolamento de câmaras frigoríficas em climas tropicais.  

 Temperatura da Câmara (o)  Espessura do poliuretano expandido (mm)
 8 a 20 60 
3 a 8  80 
-5 a 3  100 - 120 
-15 a -5  150 
-20 a -15  180
-30 a -20 200 
-40 a -30  240 

4 - Cálculo de carga térmica 

Quando o produto é resfriado ou congelado resultar-se-á uma carga térmica formada, basicamente, pela retirada decalor, 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. 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: 

  1. Transmissão de calor através das paredes, piso e teto; 
  2. Infiltração de calor do ar no interior da câmara pelas aberturas de portas; 
  3. Carga representada pelo produto; 
  4. Outras fontes de calor como motores, pessoas, iluminaço, empilhadeiras, etc.   

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Fig. 1 – Principais fontes de calor que se deve levar em consideração no cálculo de carga térmica de uma câmara frigorífica. 

4.1 - Dados iniciais para o Projeto de uma câmara frigorífica  alt

O primeiro passo para o dimensionamento de uma instalação vem a ser o desenvolvimento do processamento com as respectivas implicações técnicas. A carga potencial da câmara determina-se conhecendo seu volume total, expresso em m3 e as densidades emKg/m3 dos produtos. As densidades de estocagem bruta, fornecidas pelas tabelas experimentais, são pré-calculadas de forma a deixar livres os espaços  para a movimentação do produto e aqueles necessários à distribuição e circulação do ar. Para maiores informações consultar atabela 7. 

Para a câmara frigorífica ou respectivo equipamento frigorífico são apresentados os itens abaixo, que deverão ser preenchidos da forma mais correta possível: 

  • Dimensionamento da câmara (m)
  • Tubulação (distância e desnível)
  • Tipo de isolamento térmico
  • Espessura do isolamento
  • Temperatura interna da câmara
  • Temperatura ambiente do local de instalação
  • Fator de utilização (abertura de portas - normal, intenso)
  • Número de pessoas (operação)
    • tempo de permanência (horas)
  • Iluminação - tempo de utilização
  • Motores (potência em cv)
    • tempo de utilização (horas)
  • Dados sobre o produto:
    • tipo de produto
    • temperatura de entrada
    • carga do produto (kg) rotatividade
    • tempo de processo (horas) 

4.2- Calculando as fontes de calor 

Transmissão de calor (Q1):

O calor atravessa as paredes, o teto e o piso dos ambientes refrigerados, ocasionando diferença entre a temperatura da câmara e o arexterno mais quente. A quantidade de calor depende da diferença de temperatura, do tipo de isolamento, da superfície externa dasparedes e do efeito de irradiação solar. 

O cálculo sempre deverá ser feito levando-se emconsideração todas as paredes, teto e piso, conforme abaixo: 

  • Paredes =            2 x ( A x B ) 
  • Paredes =            2 x ( C x B) 
  • Piso + Teto =      2 x ( A x C ) 

Equação da Transmissão de Calor nas paredes, teto e piso:

Q= A x Fator Tabela 11 

Onde: 

CQ= Quantidade de calor transferido 

A = Área da superfície externa da parede (m²) 

Fator Tabela 1 = Coeficiente total de transmissão de calor (kcal/m²24h) 

Determinando o Fator Tabela 1 

  • D.T. = Diferença de temperatura através da parede 
  • Tipo de isolamento (Isopor, poliuretano...) 
  • Espessura do isolamento (mm) 

Exemplo de cálculo:

parede (largura) x (altura) x fator tabela 1 (isopor 100mm/D.T. 35°C) = 8 x 3 x 251 = 6024 kcal/24h

É importante considerar a possível proteção do local onde será instalada a câmara frigorífica contra a incidência dos raios solares. Por exemplo, se for instalada no interior de um estabelecimento, sem receber raios solares diretamente, a temperatura será a de bulbo secoda região. Caso contrário, deverá ser adicionado um valor, indicado na tabela 6, para compensar o efeito. Tal valor depende do tipo, cor e orientação da parede.  

Infiltração de Calor (Q2): 

Cada vez que a porta da câmara frigorífica é aberta, o ar externo mais quente se infiltra na câmara e deve ser resfriado nas condições internas, aumentando por conseqüência a carga térmica total. 

Equação da Carga de infiltração (abertura de portas)

Q2 = V x N(Fator Tabela 2) x Fator Tabela 3 

Onde: 

Q2 = Quantidade de calor infiltrado 

V = Volume da câmara (m³) 

N = número de abertura de portas (Fator Tabela 2) 

Fator Tabela 3 = ganho de energia por m³ de câmara, em função de temperaturas e umidade relativa interna e externa (kcal/m³) 

Exemplo de cálculo:

volume x Fator Tabela 2 x Fator Tabela 3 120 x 8 x 25,2 = 24192 kcal/24h

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É fundamental a importância de uma anti-câmara ou emprego de uma cortina de ar apropriada ou de portas tipo impacto que possam reduzir a carga de infiltração. Essa proteção seria da ordem de 80% para o tipo impacto e de 60% a 80% para cortinas de ar verticais.(Neves Filho – Resfriamento de frutas e Hortaliças - 2002) 

Calor dos Produtos (Q3):

Produto submetido à temperatura maior do que aquela interna (temp. do mesmo), numa câmara frigorífica cede calor até sua temperatura baixar ao calor de conservação. A carga térmica total, conforme o produto, é variável por uma ou mais das seguintes causas:

Equação para Carga do produto

Q3 = m x c x D.T. 

Onde: 

Q3 = Quantidade de calor do produto 

m = massa do produto (kg) 

c = calor específico 

D.T. = temperatura de entrada - temperatura interna 

Quando o produto tiver que ser congelado a alguma temperatura abaixo do ponto de congelamento, a carga é calculada em três partes:

calor cedido antes do congelamento (Calor Sensível)

calor cedido pelo produto em congelamento (Calor Latente)

calor cedido pelo produto após congelamento (Calor Sensível)  

alta)Calor sensível do produto: a carga térmica sensível é função do peso do produto ao qual se submete o tratamento, da variação de temperatura do produto e do seu calor específico (que é a quantidade de calor relativa ao resfriamento de 1ºC de 1Kg doproduto), equação: Qs = m . C (T2 - T1) 

b)Calor latente do produto: a carga térmica latente é a quantidade de calor relativa ao congelamento do produto, e é função do peso do produto a congelar e do seu calor latente de congelamento, equação: QL = m . L 

c)Calor de respiração do produto: alguns produtos, como a fruta fresca e as verduras, permanecem vivos durante a conservação na câmara, e estão sujeitos a continuarem com reações químicas que produzem calor de respiração.  

Exemplo de cálculo do calor de respiração  Resfriar a verdura a partir de sua temperatura natural

Produto  = alface
Quantidade (q) = 1000 kg
Temperatura inicial (t0) = 25ºC
Temperatura final (tf)= 4ºCf)=0,96 kcal/kg ºC 

Calor específico da alface antes do ponto de congelamento (cAC)=0,96 kcal/kg 0C

Calor de respiração da alface (cResp.)= 0,65 kcal/kg 

Cálculo:

Redução da Temperatura de 25ºC para 4ºC  (Calor Sensível)
Calor Sensível= q X (totf) x cAC= 1000 x (25 – 4) x 0,96 = 20.160 k cal Calor de Respiração
Calor Respiração= q X cResp.= 1000 x 0,65= 650 kcal 
Total real = 20.160 + 650 = 20.810 kcal 

Outras Fontes de Calor que devem ser levadas em consideração no projeto da câmara frigorífica:

A energia dissipada no espaço refrigerado, como a proveniente das pessoas (ocupação), da iluminação, das embalagens, dos motores dos ventiladores ou empilhadeiras deverá ser criteriosamente calculada. Tais valores exigem um cuidado  especial em função da forma de utilização ou avanços tecnológicos alcançados.    

Carga de ocupação (Q4) 

As pessoas, em especial os camaristas, também dissipam calor para o ambiente, dependendo do tipo de movimentação, temperatura, roupa, etc. A tabela 5 apresenta alguns valores do calor equivalente por pessoa em função da temperatura da câmara. 

Equação  da carga de ocupação 

Q4 = N° de pessoas x Fator Tabela 5 x Tempo de permanência 

Exemplo de cálculo:

N° de pessoas x Fator Tabela 5 x Tempo de permanência 
3 x 233 x 2 = 1398 kcal/24h 

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Carga de iluminação (Q5):

O tipo de lâmpada e o tipo de luz podem resultar em cargas térmicas apreciáveis. De acordo com o tipo a ser empregada, a cargatérmica no interior da câmara será menor para os de sódio, pouco menor quando se trata de vapor de mercúrio ou fluorescente, sendopraticamente o dobro no caso de incandescente. 

Equação para a carga de Iluminação:

Q5 = P x 860 (kcal/h) x Tempo de utilização 
Onde: 
Q5 = Quantidade de calor devido a iluminação 
P = Potência (KW) 
860 kcal/h = Fator de conversão KW/kcal 

Exemplo de cálculo:

P x 860 x Tempo de utilização
0,1 x 860 x 2 = 172 kcal/24h

Carga devido aos Motores (Q6)

Esta é a carga produzida pelos ventiladores dos evaporadores com convecção forçada, somente não é levada em consideração quando setrata de um evaporador estático.

Equação para a carga devido aos motores:

Q6 = N x 632,41 (kcal/h) x Tempo de utilização
Onde:
N = potência dos motores (CV)632,41 kcal/h = Fator de conversão CV/kcal 

Carga de embalagem (Q7)

Pela experiência, esta carga é aplicada apenas quando a quantidade de material utilizado na embalagem representar um valor maior que 10% do peso bruto que entra na câmara. Abaixo temos os calores específicos de alguns materiais de embalagens:

 Tipo de Embalagem  Calor Específico (Kcal / kg ºC)
 Alumínio  0,2
 Vidro  0,2
 Ferro ou Aço  0,1
 Madeira  0,6
 Papel Cartão  0,35
 Caixa de Plástico  0,4 (peoxe ou cerveja

Equação para a carga de embalagem: 

Q7 = m x c x D.T.
Onde:
m = massa do produto
c = calor específico da embalagem
D.T. = Temperatura de entrada - interna 

Carga Térmica Total

Somando-se o calor calculado em cada item, será obtida a carga total requerida, ou seja, o calor que deverá ser removido diariamente da câmara frigorífica para manter nela a temperatura de projeto. 

Qt= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6+Q7 

Exemplo: 

Qt= 150.000 kcal/24ht
Fator de Segurança (10%)
Qt= 150.000 kcal/24h x 1,10
Qt= 165.000 kcal/24ht 

Cálculo da carga térmica horária:

Tendo em vista o tempo usado pelas indispensáveis operações de degelo e para consentir ao compressor as oportunas pausas de funcionamento, a unidade de refrigeração deverá ter condições de absorver o Qt num número de horas não superior às 20h. 

Capacidade de equipamento requerido
(supondo 20 horas de funcionamento do sistema em função de paradas para degelo por exemplo...) 

Qr= Qt (Kcal/24) / 20 (h/24h) = (Kcal/h) 

Então do exemplo acima teremos:

Qr= 165.000 kcal/20hr
Qr= 8.250 kcal/hr 

Lembrando sempre que a carga térmica para resfriamento e congelamento dos gêneros alimentícios é muito elevada quando comparada à carga térmica para conservação de produtos “pré- resfriados ou pré-congelados”. Lamentavelmente em muitas instalações frigoríficas de supermercados, muitos produtos são colocados ainda “quentes” em câmaras de conservação de produtos resfriados ou congelados, neste caso o produto quente aumentará a temperatura da câmara, resultando-se em dois efeitos indesejáveis: o produto já estocado será afetado pela maior temperatura, sendo que o resfriamento ou congelamento do produto que entra será muito lento. 

4.3 - Exemplo de cálculo de carga térmica para uma câmara de conservação de produtos resfriados: 

Dados Preliminares 

altTemperatura externa: 35ºC
Temperatura interna: -1ºC
Umidade relativa: 60%
Dimensões internas: larg. 3m; comp. 2m; alt. 2m
Tensão disponível: 220V, 1 fase
Material da câmara: painel pré-fabricado,
Isolamento: poliuretano painel 100mmou seja:
Produto: carne bovina magra fresca
Embalagem: sim (papelão, plástico, etc)
Movimentação diária: 600 kg/24h
Ocupação Total: 3.000 kg
Presença de motor ou fonte de calor: sim (motor do evaporador)
Temperatura de entrada do produto: 10ºC
Número de pessoas: 1 permanecendo 3 horas

Transmissão de Calor
DeltaT = 360C
Piso: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)3x2x150 = 900 kcal/24h
Parede: (larg.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 23x2x150x2 = 1.800 kcal/24h
Parede: (comp.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 22x2x150x2 = 1.200 kcal/24h
Teto:  (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)3x2x150 = 900 kcal/24h 

Infiltração de Calor
Volume:  (larg.) x (comp.) x (alt.) x (fator tabela 2b) x (fator tabela 3)3x2x2x22x25,6 = 6758,4 kcal/24h 

Carga  térmica do produto(temperatura conservação = -1ºC)
(Moviment. Diária) x (Redução de temp.) x (calor esp. AC–tab.4, col.3)600 kg/24h x 4ºC x 0,77 kcal/kgºC = 1.848 kcal/24h 

Pessoas (Calor de ocupação)
(nº de pessoas) x (fator tabela 5) x (horas reais)1 x 233 kcal x 3 = 699 kcal/24h 

Iluminação ( 10 Wa tts por m²)
(larg.) x (comp.) x (10) x (horas reais) x (fator de conversão)3 x 2 x 10 x 3 x 0,86 = 154,8 kcal/24h 

Dimensionamento
Total diário=carga térmica diária + carga térmica do produto + pessoas + iluminação
Total diário = 1 4.260 kcal/24h
Total diário : 20h = 713 kcal/hFator de segurança (10%) = 71 kcal/h 
Total Final = 784 kcal/h 

4.4- Exemplo de cálculo de carga térmica para uma câmara de conservação de produtos congelados: 

Dados Preliminares

altTemperatura externa: 35ºC
Temperatura interna: -18ºC
Umidade relativa: 60%
Dimensões internas: larg. 3m; comp. 4m; alt. 2,5m
Tensão disponível: 220V, 3 fases
Material da câmara: painel pré-fabricado
Isolamento: painéis de EPS (isopor) 200mm
Produto: peixe já congelado
Embalagem: sim
Movimentação Diária: 3.000 kg/24h
Ocupação Total: 7.500 kg
Presença de motor ou fonte de calor: sim
Temperatura de entrada do produto: -8ºC
Número de pessoas: 2 permanecendo 3 horas 

Transmissão de Calor
Delta T = 53ºC
Piso: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)4x3x190 = 2.280 kcal/24h
Parede: (larg.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 24x2,5x190x2 = 3.800 kcal/24h
Parede: (comp.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 23x2,5x190x2 = 2.850 kcal/24h
Teto:  (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)4x3x190 = 2.280 kcal/24h Infiltração de Calor
Volume:  (larg.) x (comp.) x (alt.) x (fator tabela 2b) x (fator tabela 3)4x3x2,5x13x35,3 = 13.767 kcal/24h 

Carga  térmica do produto (temperatura conservação = -1ºC)
(Moviment. Diária) x (Redução de temp.) x (calor esp. AB –tab.4, col.4)3.000 kg/24h x 8ºC x 0,45 kcal/kgºC = 10.800 kcal/24h 

Pessoas (Calor de ocupação)
(nº de pessoas) x (fator tabela 5) x (horas reais)2 x 338 kcal x 3 = 2.028 kcal/24h 

Iluminação (10 Watts por m²)
(larg.) x (comp.) x (10) x (horas reais) x (fator de conversão)3 x 4 x 10 x 3 x 0,86 = 309,6 kcal/24h 

Dimensionamento
Total diário = 3 8.114,6  kcal/24h
Total diário : 20h = 1.905 kcal/h
Fator de segurança (10%) = 190 kcal/h 
Total Final = 2.095 kcal/h 

5 - Boas práticas para utilização das câmaras frigoríficas visando a racionalização de energia elétrica

alt
  1. Assim como nos balcões frigoríficos, deve-se evitar a entrada de produtos “quentes” nas câmaras frigoríficas, a grande maioria dos projetos de câmaras frigoríficas para supermercados é para produtos “pré –resfriados” e “pré – congelados”, sendo assim, as câmaras terão apenas que conservar os produtos que necessariamente terão que entrar com a temperatura próxima àquela que deve ser mantida; 
  2. Evitar ultrapassar a capacidade máxima de armazenagem dos produtos ao qual a câmara foi dimensionada; 
  3. Evitar misturar os produtos a serem conservados no interior das câmaras; cada produto possui uma temperatura de conservação diferente do outro; 
  4. Luzes internas deverão ser apagadas quando as câmaras não estivarem sendo utilizadas; 
  5. As portas das câmaras devem estar fechadas o máximo possível, uma prática errada é a de deixar a porta de uma câmara frigorífica aberta por períodos longos. Esta prática não só cria problemas para o conteúdo da câmara pela entrada de ar quente e úmido, mas também provoca o acúmulo de gelo no evaporador. Por outro lado, esse gelo excessivo impede o sistema de refrigeração de funcionar com 100% de eficiência até o próximo período de degelo. Em situações onde as portas das câmaras não podem ficar fechadas, uma boa saída é a instalação de cortinas de PVC que excluirá a necessidade constante da reposição do frio, reduzindo o consumo de energia já que a perda é mínima; 
  6. Evitar obstruir a circulação do ar na saída dos evaporadores, além de não garantir a uniformidade da temperatura no interior da câmara, provocará também um maior acúmulo de gelo no evaporador; 
  7. Ajustar corretamente a duração e os intervalos de degelo; 
  8. Sempre observar se não há acúmulo de gelo no evaporador, havendo resistência elétrica queimada, a mesma deverá ser substituída com urgência, caso contrário poderá haver retorno de líquido na sucção do compressor; 
  9. Evitar que a água do degelo fique no interior da câmara, pois além de ocupar área útil no interior da câmara com o acúmulo do gelo no piso, o mesmo fica escorregadio podendo provocar acidentes e também o sucessivo bloqueio de gelo no evaporador ocorrerá facilmente, etc.   

5.1 Abaixo aparecem algumas situações de pouco caso na utilização das câmaras frigoríficas, situações adversas que vão desde afalta de arrumação dos produtos, a falta de limpeza dos evaporadores, resistência de degelo queimada, dreno de bandeja entupido, borracha da porta danificada, falta de ventilador no evaporador:  

  

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabela 7

 

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(Atualizado em 22/08/2011)

Condições de Estocagem de Alimentos

(Clique para abrir o arquivo)

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(Atualizado em 12/01/10) 

alt

Antecamara

alt

Câmara com estrutura interna


Atualizado em 04/01/2010

Calculo de Carga Térmica

A importância de um calculo de carga térmica é fundamental para o bom funcinamento de uma câmara frigorifica , a quantidade de calor diária que precisa ser deslocada na câmara de refrigeração para nela manter a temperatura prescrita também nas condições de operação mais difíceis , e sempre importante avaliarmos as condições de calor através das paredes , teto e piso da câmara , diferenciarmos a as temperaturas entre ambiente externo e espaço refrigerado e da superfície da câmara em contato com o meio externo , são minimizadas por uma espessura adequada de material isolante aplicado a toda a superfície interna da câmara e por uma barreira de vapor eficaz.

Paulo Neulaender


Atualizado em 11/05/2009

A Importancia de um bom isolamento.   

Um dos fatores fundamentais para o bom rendimento e economia energética em uma câmara frigorífica se chama ISOLAMENTO TÉRMICO.

Em câmaras frigoríficas o isolamento tem como finalidade reduzir as trocas térmicas e manter a temperatura da parede externa isolada ou seja próximo do ambiente. 

Desta forma podemos evitar condensação ,garantir uma baixa condutividade térmica e boa resistência mecânica, hoje os tipos de isolamentos mais utilizados são os painéis tipo PUR ( poliuretanos ) e EPS ( poliestireno expandido ).

Por fim vale resaltar que cada projeto é imporatnte termos todas as informações necessárias para evitarmos problemas futuros (tipo de produto, congelado ou resfriado, volume a ser armazanado, abertura de portas, incidência de luz etc...) 

Paulo Neulaender


Atualizado em 26/03/2009

alt 

Câmara com dois compartimentos