Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Mecânica – FEMEC Disciplina: Refrigeração e Ar Condicionado Professor: Dr.Orosimbo Andrade de Almeida Rego PROJETO: CÂMARA FRIA PARA ESTOCAGEM DE BANANAS Ana Luiza Almeida Santos 100781 Uberlândia, 30 de Junho de 2011 Conteúdo 1. 2. Introdução ................................................................................................... 4 Esquema das Dimensões das Câmaras com o Critério de Dimensionamento e das Condições de Estocagem........................................................... 6 3. Dimensionamento do isolamento ............................................................... 8 3.1. Cálculo da espessura ............................................................................... 8 3.2. Quantidade e custo .................................................................................. 8 3.3. Porta Frigorífica ...................................................................................... 8 4. Cálculo da Carga Térmica .......................................................................... 9 4.1. Carga térmica de condução e insolação .................................................. 9 4.2. Carga térmica de infiltração .................................................................. 10 4.3. Carga térmica de produto ...................................................................... 10 4.4. Carga térmica de pessoas ...................................................................... 10 4.5. Carga térmica de iluminação ................................................................ 11 4.6. Carga térmica de metabolismo.............................................................. 11 4.7. Carga térmica de motores e ventiladores .............................................. 11 5. Seleção de Equipamentos ......................................................................... 12 5.1. Dados utilizados para a seleção dos equipamentos .............................. 12 5.2. Relação dos equipamentos selecionados contendo fabricante, modelo e quantidade 12 5.2.1. Evaporadores .................................................................................. 12 5.2.2. Unidade de refrigeração ................................................................. 13 6. Esquema da instalação com as dimensões da câmara fria, da sua cobertura e da localização dos equipamentos ................................................................................. 14 7. 8. Bibliografia ............................................................................................... 14 Anexos ...................................................................................................... 15 8.1. Condições de armazenagem recomendadas - ANVISA ....................... 15 8.2. Condições externas recomendadas para o verão (°C) ........................... 16 2 ............................ 22 8......9................4...................3............... Equações utilizadas nos cálculos. 19 8.Tectermica ............8............10... Porta Frigorífica .............. 18 8.................. Calor específico da banana .....6............................ Informações sobre os evaporadores ... Calor de respiração produzido por alimentos (W/t).................................8. 27 3 ..................................... 17 8..7............ Características do isolante .... 18 8........................................................... 17 8....5..................................... Informações sobre as unidades de refrigeração ....................... 19 8............... Custo em R$/m2 de painéis frigoríficos da Tectermica ....... a operação é tediosa e consome tempo. Em atmosfera controlada com 7 a 10% de CO2 e 1. A melhor indicação de danos pelo frio em banana verde é a presença de pintas marrom-avermelhadas sob a epiderme. Outro indicador de danos é a exsudação de látex ou translucidez do mesmo. que são causados pela exposição a temperaturas inferiores a 13. fabricadas especificamente para frutos. Introdução A banana é uma fruta muito comercializada no Brasil. as pencas de banana devem sair do cacho para um tanque com água e detergente. estende ainda mais o período de 4 . embaladas em caixas de papelão. é recomendável a frigoconservação em câmaras automatizadas. os quais depreciam a qualidade do fruto. A umidade também afeta a qualidade da banana. as bananas podem ser conservadas por mais de quatro meses a 20ºC. Embora esta faixa de umidade possa ser mantida em câmaras sem controle automático. o aumento da umidade retarda o aparecimento de danos. que controlam tanto a temperatura quanto a umidade relativa. porém sem afetar a consistência e o paladar da polpa. previamente. onde são tratadas com etileno ou. em vez da cor amarela brilhante da casca. um absorvente do etileno. A modificação da atmosfera. amadurecendo normalmente após transferência para câmara de maturação. A inclusão de permanganato de potássio. posteriormente. para uma dada temperatura. As bananas podem ser mantidas sob refrigeração durante um período de uma a três semanas. de modo que. A temperatura mínima de armazenagem depende da sensibilidade da banana a danos pelo frio.1. A intensidade dos danos pelo frio é fortemente influenciada pela umidade relativa do ar. Por esta razão. sendo removidas após este período para câmaras de maturação. madeira ou plástico. regando-se o piso com água duas vezes por dia. selando as bananas em sacos de polietileno. com ethephon.5% de O2. A conservação de bananas pode ser aumentada significativamente com o uso de atmosfera controlada ou modificada. sendo necessária sua estocagem pós-colheita. Na banana madura. onde serão lavadas.5 a 2. subdivididas em buquês e. os danos são caracterizados por uma aparência cinza opaca esfumaçada. As caixas devem ser revestidas com plástico de baixa densidade para proteção dos frutos contra escoriações. também aumenta significativamente o tempo de conservação. sendo recomendado o seu armazenamento na faixa de 85 a 95%.3ºC. Após a colheita. A manutenção da umidade relativa entre 85 e 95% durante a maturação é vital para a obtenção de frutos de boa qualidade de cor e sabor. Mesmo 5 . No entanto. Bahia.armazenagem. Uma adequada circulação de ar na câmara é essencial para uniformização da maturação. Uma vez que a temperatura aumenta devido à respiração das bananas. O presente trabalho tem a finalidade de estocar 15 toneladas de banana. O sistema de ventilação da câmara e o tipo de empilhamento das caixas afetam sensivelmente a circulação do ar.9ºC.20 m (40 x 48). as pilhas podem ser justapostas.5 toneladas. Os paletes não devem ser colocados a menos de 45 cm das paredes frontal e traseira da câmara. a palatabilidade e aumentar o período de comercialização.9 a 23. Uma vantagem adicional dos sacos de polietileno é que o seu uso é efetivo em uma larga faixa de temperatura. com movimentação diária de 1. necessário ao controle da temperatura da polpa e progresso da coloração. desde 13 até 37ºC. daí o prolongamento do período pré-climatérico. o melhor padrão de empilhamento é o 4-bloco alternado. Alta umidade relativa com adequada temperatura contribui grandemente para melhorar a aparência. reduzir a perda de água e a ocorrência de escurecimento da casca. a área exposta do topo das caixas é muito importante para prevenir aumento de temperatura na pilha e manter a temperatura da polpa estável durante a climatização. deve-se deixar 10 cm entre cada pilha. Para operação paletizada usando paletes de 1. Quando se usa o padrão 4-bloco alternado. A faixa ótima de temperatura do ar para a climatização é de 13. O uso de emulsões de cera e produtos à base de éster de sacarose permitem estender o período pré-climatérico de bananas por uma a duas semanas. O enceramento causa modificações na atmosfera interna do fruto. na qual não ocorrem alterações na qualidade dos frutos. na cidade de Salvador. O aumento da temperatura reduz o tempo para atingir-se um determinado estágio de cor da casca. se for usado outro padrão de empilhamento. As pilhas devem ser distribuídas uniformemente na câmara. aumentando a concentração de CO2 e reduzindo a de O2. para propiciar um bom fluxo de ar. como ocorre em câmaras com atmosfera controlada e nas embalagens plásticas.00 x 1. uma instalação sem controle automático atende bem as especificações propostas para este trabalho. 2. Esquema das Dimensões das Câmaras com o Critério de Dimensionamento e das Condições de Estocagem A estocagem de banana é feita em caixas pallet dobráveis de plástico com dimensões externas dimensões internas de e . Considerando que a carga a ser estocada é de 15 toneladas. sendo armazenados 50 kg de banana por caixa.40 kg/m3. Como uma pilha possui três caixas umas sobre as outras. Logo.40 kg/m3.apresentando vantagens sobre o armazenamento em ambiente com atmosfera controlada. colocando um palete plástico de dupla face 6 . pois o foco deste trabalho é por em prática o conteúdo apresentado durante o curso de Refrigeração e Ar Condicionado. a densidade de estocagem por pilha é de 202. optou-se fazer uma instalação sem controle automático. sendo desnecessário o uso de máquinas de movimentação de carga. Como cada pilha tem três caixas. adotando uma densidade por caixa de 67. tem-se o volume de carga: Figura 1: Caixa pallet. sendo estas espaçadas de 20 cm (comprimento total = 13. Logo. a altura de uma pilha .de dimensões de equivale a abaixo de todas as caixas. também espaçadas de 20 cm (largura total = 11. Abaixo segue uma representação desta câmara: Figura 3: Câmara fria projetada com suas dimensões.8 m). e dispondo de dez caixas na direção da largura da caixa. 7 .8 m). têmse as seguintes dimensões para a câmara: . pode-se calcular a área de carga: Figura 2: Pallet de dupla face Colocando dez caixas por fileira na direção do comprimento da caixa. Logo. 3. tem-se: 3. 3. com dimensões de .1. que para este caso equivale a 50 mm do material Poliureturano expandido. Porta Frigorífica Além de especificar o isolante.). Seu preço é de (Vide 8. o preço encontrado foi de R$ 70.3.89 / m2. Dimensionamento do isolamento 3. feita de Inox 430. escolheu-se uma porta de correr da Clima Certo.As câmaras frias normalmente são construídas em galpões que evitam a insolação em suas paredes e podem servir de estrutura para a fixação dos equipamentos de refrigeração. é importante escolher uma porta frigorífica. Quantidade e custo Com a escolha do material Poliureturano expandido (EPS) de duas faces.5054 e tendo uma área total de isolante de 648 m2. Para este material. Neste caso. Com a condutância.4.2. de 50 mm de espessura e condutância de 0.3). A tabela de preços do material encontra-se na seção 8. pode-se estimar o custo relacionado ao isolamento. a condutância este é calculada da seguinte forma: sendo o fluxo máximo de calor recomendado. têm-se condições para achar a espessura (Vide 8. Cálculo da espessura Considerando que o isolamento seja bom ( ) e que não há calor de insolação devido à existência do galpão que envolve a câmara. 8 . Segue o memorial referente às cargas de interesse.2. carga térmica de produto. utilizando o EES.33 1. Como a Com base nas seções 8.5 °C e a umidade relativa de 90%. metabolismo e de motores. de iluminação.004031 1. .1 e 8. utilizou-se a seguinte equação: sendo a condutância do isolante. a temperatura externa. Cálculo da Carga Térmica Para se calcular a carga térmica referente à câmara deve-se levar em consideração os calores de condução e insolação. obtiveram-se as seguintes propriedades da câmara fria e do ambiente externo: Propriedades TBS (°C) TBU (°C) UR (%) Entalpia (kJ/kg) Massa específica (kg/m ) Umidade absoluta (kg/kg) de ar Volume específico (m3/kg) 3 Ar Externo – Salvador 32 26 62.5 7.1.8906 Ar Interno – Câmara Fria 13. carga térmica de infiltração. 4. Carga térmica de condução e insolação Para calcular esta carga. tem-se que as temperaturas de bulbo e de bulbo úmido equivalem.77 0.56 90 23.223 0. Assim. A a área considerada. respectivamente. e adotou-se uma temperatura de armazenamento equivale a 13.01879 0. carga térmica de pessoas.8174 Assim. a 32 °C e 26 °C.123 0.4. a temperatura da câmara frigorífica. diferença de temperatura de insolação e câmara encontra-se num galpão.4 80. tem-se que 9 . tem-se: 4. L é o calor latente do produto e Cpg é o calor especifico após o congelamento. .6 e 8.7. encontrou-se Cpr = 3.4. Como a banana não congela. Com relação ao Cpr da banana. isto é.2. Assim. encontrados nas tabelas das seções 8.6). Carga térmica de pessoas Esta carga pode ser desprezada.K (Vide 8. já que a quantidade de pessoas trabalhando é a mínima possível e durante pouco tempo. e são equivale ao volume da câmara. . usa-se a seguinte equação: onde . Os fatores e .3. Carga térmica de infiltração Para calcular esta carga. Carga térmica de produto A equação abaixo é utilizada para calcular a carga térmica de produto: onde D é a carga de movimentação diária do produto. 10 . equivalendo a Logo.3 kJ/kg. e 4. Cpr é o calor específico do produto antes do congelamento.4. 7).4. tem-se que a carga térmica dos motores dos ventiladores vale: 11 . Carga térmica de iluminação Para calcular esta carga.7. Logo durante 4. usa-se a seguinte equação: onde M é a massa em toneladas do produto armazenado e que para a banana (Vide 8. somando todos os itens anteriores: A potência do motor é dada por: Adotando-se um rendimento mecânico igual a 0. 4. usa-se a seguinte equação: sendo Considerando que a iluminação na câmara fria seja muito baixa. é o calor de respiração. Carga térmica de metabolismo Para calcular tal carga. Carga térmica de motores e ventiladores Para se ter o valor dessa carga é necessário calcular a carga total aproximada.5.6. Logo.78. 24 h/dia. modelo e quantidade 5.28 0.01 0 0.5 °C.96 841.01 11.08 140983.23 1. Seleção de Equipamentos 5.32 kcal/h.37 0.4 9. Relação dos equipamentos selecionados contendo fabricante.97 5874. sendo que estes equipamentos devem suprir essa carga térmica.92 0 223.48 0. uma tabela referente a todas as cargas térmicas: Carga Térmica Condução e Insolação Infiltração Produto Pessoas Iluminação Metabolismo Motor Total % 98734.6 4113.02 0 3. Dados utilizados para a seleção dos equipamentos Para selecionar as unidades de refrigeração e os evaporadores. então. Evaporadores Para a seleção dos evaporadores.01 0.99 16655.95 20195. são necessários os seguintes dados: Temperatura de evaporação (TEV) (°C) 12 .81 0.Carga Térmica Total: Segue.95 TR ou 5874.1.88 0 5366. 5.60 0.2.3 21.08 0.32 1.1.42 693.33 0.04 14.82 - 5. como também suportar a temperatura da câmara fria de 13.2. deve-se levar em conta a carga térmica calculada de 1.95 70. Este evaporador é uma unidade de expansão direta. Neste caso. trabalha com ar forçado e tem capacidade para o fluido refrigerante R22. Optando para trabalhar com um evaporador. no catálogo não há esta temperatura como referência.2. . pode-se trabalhar com uma ou mais unidades de refrigeração.8. com capacidade de 3304 kcal/h. sendo adotada a temperatura mais próxima.2. Contudo. Este modelo também é uma unidade de expansão direta. de capacidade 6680 kcal/h.8. escolheu-se o evaporador da ThermoKey. a temperatura ambiente externa que para este caso é de 32 °C. além da carga térmica e a temperatura de evaporação. Novamente optou-se em trabalhar com uma e com duas unidades de refrigeração. pode-se selecionar a unidade evaporadora. selecionaram-se equipamentos para trabalhar com uma e duas unidades evaporadoras. Suas especificações encontram-se na seção 8. com dupla saída. 15 °C. trabalha com ar forçado e tem capacidade para o fluido refrigerante R22.sendo que este deve estar entre 10 °C e 15 °C. modelo DFTC24R. juntamente com a carga térmica. também da TermoKey. optou-se em adotar Temperatura de ar na entrada do evaporador (TA) (°C) Essa temperatura refere-se à temperatura da câmara. 13 . selecionou-se o modelo DFTC14R. Para trabalhar com dois evaporadores. Suas especificações encontram-se na seção 8. Da mesma forma que nos evaporadores. Assim.5 °C. levando a . isto é. 13. Com estes dados de temperatura. 5. com dupla saída. Unidade de refrigeração A seleção da unidade de refrigeração leva em conta. Optando em trabalhar com dois evaporadores tem-se a vantagem de poder desligar uma das unidades quando a carga térmica total da câmara for baixa. podendo trabalhar com uma única unidade ou mais. escolheram-se calhas cujas especificações encontram-se na seção 8. Bibliografia Cordeiro. NBR 06401 . Esquema da instalação com as dimensões da câmara fria.d.1980 . (Janeiro de 2003). Rego.br/FontesHTML/Banana/BananaPara/colheit a. O. A. M. J. da sua cobertura e da localização dos equipamentos Anexo ao fim deste trabalho 7. M. Para estas unidades as especificações encontram-se na seção 8. Campina Grande. Para proteger a unidade de refrigeração. Sistema de produção de banana para o Estado do Pará. (s. NBR. trabalhando com fluido refrigerante R22. O fluido refrigerante de trabalho é o R22. 6.cnptia. (1980). As especificações para esta unidade encontram-se na seção 8.htm José Cleidimário Araújo Leite.9. escolheram-se o modelo HCM 018 da Danfoss com capacidade de . Fonte: Embrapa: http://sistemasdeproducao. Instalações de Centrais de Ar Condicionado. 14 . Z.). Material de aula. CALOR ISOSTÉRICO DA POLPA DE BANANA VARIEDADES MAÇÃ E NANICA.9.9.embrapa. Optando trabalhar com duas unidades de refrigeração.Para trabalhar com uma unidade de refrigeração selecionou-se o modelo HCM 032 da Danfoss com capacidade de . 1. Anexos 8. Condições de armazenagem recomendadas .ANVISA Fonte: ANVISA (Material de aula) 15 .8. 2.8. Condições externas recomendadas para o verão (°C) Fonte: NBR 06401 .Instalações de Centrais de Ar Condicionado 16 .1980 . Tectermica Fonte: Tectermica 8.4. Características do isolante .8.3. Custo em R$/m2 de painéis frigoríficos da Tectermica Fonte: Tectermica 17 . cnptia.8. Calor específico da banana Fonte: http://sistemasdeproducao.5.br/FontesHTML/Banana/BananaPara/colheita.climacerto.embrapa.com.br/porta-flexivel.6.htm 18 .htm 8. Porta Frigorífica Fonte: http://www. 8. 8.8. Informações sobre os evaporadores 19 .7. Calor de respiração produzido por alimentos (W/t) Fonte: Material de aula. 20 . Fonte: Catálogo ThermoKey Linha FTC/DFTC 21 . 8.9. Informações sobre as unidades de refrigeração 22 . 23 . 24 . 25 . Fonte: Catálogo Danfoss .Unidade de Refrigeração 26 . 8.10. Equações utilizadas nos cálculos 27 . 28 .