Projeto Camara Fria

8/10/2019 Projeto Camara Fria

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Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia Sul-rio-grandense(IFSul)Cmpus Sapucaia do sul

MEMORIAL DESCRITIVO

PROJETO: Dimensionamento de cmara fria para propriedade de agriculturafamiliar.ENDEREO: So Jos do Hortncio

O presente memorial tem por finalidade orientar a elaborao do

oramento, a execuo do projeto de dimensionamento de cmara fria para

propriedades de agricultura familiar.

SUMRIO

1. INTRODUO ......................................................................................................... 22. REVISO DE LITERATURA .................................................................................... 3

2.1 CARACTERSTICAS GERAIS ............................................................................... 32.2 CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS ................................................................ 6

2.2.2 Isolamento trmico .......................................................................................... 62.2.3 Barreira de vapor ........................................................................................... 102.2.4 Cortinas de ar ................................................................................................ 11

2.3 CARACTERSTICAS DO SISTEMA DE REFRIGERAO ................................. 122.3.1 CARGA TRMICA ............................................................................................ 12

4 PROJETO ................................................................................................................... 144.3 CLCULO DA CARGA TRMICA ....................................................................... 16

4.3.1 Transmisso de calor .................................................................................... 164.3.3 Resfriamento produto .................................................................................... 184.3.4 Calor de Respirao ...................................................................................... 184.3.5 Iluminao ..................................................................................................... 184.3.6 Pessoas ......................................................................................................... 194.3.7 Motores e ventiladores .................................................................................. 19

5 ORAMENTO E CUSTO MDIO ............................................................................... 206 REFERNCIAS .......................................................................................................... 217 RESPONSVEL ......................................................................................................... 22


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1. INTRODUO

O municpio de So Jos do Hortncio tem como uma de suas principais atividadesa agricultura familiar. A cidade conhecida pela Festa do Aipim Hortncio Fest, pela

expressiva produo desta raiz. Porm, merece destaque a produo de hortalias

diversas como alface, repolho, brcolis, etc. Os produtores rurais do municpio

costumam comercializar sua produo nas Centrais de Abastecimento do Estado do

Rio Grande do Sul S/A (CEASA) em Porto Alegre. Alguns produtores realizam as

vendas diariamente e outros duas ou trs vezes por semana. Uma forma de facilitar a

logstica a instalao de cmara fria na propriedade, com esse equipamento

possvel realizar a colheita de forma antecipada sendo possvel a realizao de outras

tarefas ou o aguardo por melhores valores para a comercializao. O presente projeto

visa o dimensionamento e o oramento de uma cmara fria para uma propriedade rural

do municpio.

A refrigerao industrial tem como objetivo a refrigerao de alguma substncia ou

meio. Ela apresenta caractersticas prprias que envolvem tanto uma mo de obra

mais especializada quanto um custo maior de projeto em relao ao condicionamento

de ar, caracterizada por uma faixa de temperatura de operao variando de -60c a

at +20c. de fundamental importncia para o armazenamento de alimentos

congelados e no congelados, o tempo de exposio da maioria dos alimentos pode

ser incrementado atravs de um armazenamento a baixas temperaturas, no entanto,

muitos alimentos no exigem serem congelados, tais como frutas, legumes e verduras.

sabido que com a reduo da temperatura ocorre uma reduo das reaesqumicas, enzimticas e microbiolgicas nos alimentos, sendo assim, tornando-se

possvel mant-los com um padro sensorial aceitvel para o mercado consumidor, o

alimento pode ser simplesmente resfriado ou congelado (este ltimo torna possvel o

armazenamento durante longos perodos, sendo necessrio o uso de ambientes

especficos desenvolvidos com esse propsito, as Cmaras Frias, ou Cmaras

Frigorficas).


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2. REVISO DE LITERATURA

2.1 CARACTERSTICAS GERAIS

Uma cmara frigorfica qualquer espao de armazenagem, que tenha as suas

condies internas controladas por um sistema de refrigerao. Existem basicamente

dois tipos de cmaras:

Cmaras de Resfriados, cuja finalidade proteger os produtos em

temperaturas prximas de 0 C.

Cmaras de Congelados, cuja finalidade prolongar o perodo de estocagem

dos produtos, baixas temperaturas, em geral abaixo de -18 C.

Os critrios envolvidos no projeto de uma cmara frigorfica so praticamente

iguais a qualquer armazm:

Capacidade de armazenamento,

Instalaes para receber e despachar os produtos, Espao interior bem dimensionado para a operao.

Porm, as cmaras frigorficas tem como diferena, a necessidade de se manter em

seu interior temperaturas abaixo da temperatura externa. Como consequncia, existem

certos limites tanto na escolha dos mtodos de construo e dos equipamentos, quanto

no modo que a cmara operar.

A classificao das cmaras frigorficas, quanto a preservao da qualidade dos

produtos :

Atmosfera controlada para uma estocagem de longo prazo de frutas e vegetais;

Estocagem de produtos resfriados a 0 C ou acima;

Estocagem de produtos congelados alta temperatura, entre -2 a -3 C;

Estocagem de produtos congelados baixa temperatura, em geral variando

entre -23 a -29 C.


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A busca pela reduo dos custos de energia eltrica em cmaras frigorficas

envolve necessariamente vrios aspectos. Atravs do balano entre a escolha dos

materiais construtivos mais adequados, da elaborao de um projeto correto, do

cuidado na montagem, e principalmente da superviso da operao, que se pode

alcanar este objetivo.

Como as cmaras frias trabalham com temperaturas muito baixas necessrio que

se faa o isolamento correto de sua estrutura com materiais de baixa condutividade

trmica de modo que se no se perca energia. Tambm necessrio evitar o acmulo

de gua nos isolantes e a formao de gelo, para isso, impermeabilizam-se paredes,

cho e teto, porque o calor atravessa estas estruturas dos ambientes refrigerados,

ocasionando diferena entre a temperatura da cmara e o ar externo mais quente, a

quantidade de calor depender da diferena desta temperatura e do tipo do isolamento

feito. Evitando assim a deteriorao do equipamento e a reduo do isolamento

trmico.

Uma etapa importante a determinao da carga trmica necessria, alm do

tamanho e da temperatura da cmara devemos considerar: ganhos de calor atravsdas paredes, troca de ar entre sistema, ambiente e produto. Um clculo seguro deve

ser feito, de modo que se evitem gastos desnecessrios. A troca de ar um fator

importante que deve ser considerado, a cada vez que a porta da cmara aberta, o ar

externo (mais quente) entra na cmara e dever ser resfriado na parte interna,

aumentando o consumo de energia e a carga trmica total. O produto tambm interfere

na carga porque ele sempre chegar cmara a uma temperatura muito superior, e ele

ceder calor ao meio at que sua temperatura abaixe.

Uma cmara fria composta por um mdulo frigorfico que pode ser em forma de

painel frigorfico (porttil e desmontvel) ou de alvenaria (onde necessita de paredes

para a fixao do aparelho isolador trmico). composto tambm por uma porta

frigorfica. Por um equipamento de refrigerao, na forma de Split System (controle

remoto) ou via Plug-In (aquele que fixado na parte lateral da cmara). E os ltimos

acessrios acoplados ao equipamento podem ser: Cortina, estantes, pallets e estrados.


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2.2 CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS

As caractersticas construtivas das cmaras frigorficas influem diretamente na

capacidade de refrigerao, ou seja, tem responsabilidade direta no aumento ou

reduo do consumo de energia eltrica da instalao.

2.2.2 ISOLAMENTO TRMICO

A finalidade do isolamento trmico reduzir as trocas trmicas indesejveis e,

manter a temperatura da parede externa do recinto isolado, prximo do ambiente

externo, para evitar problemas de condensao.

O isolamento trmico formado por materiais de baixo coeficiente de

condutividade trmica (k). Os materiais isolantes so porosos, sendo que a elevada

resistncia trmica se deve baixa condutividade trmica do ar contido nos seus

vazios. A transferncia de calor ocorre, principalmente, por conduo. Nos espaos

vazios ocorre tambm conveco e irradiao, porm com valores desprezveis. Os

mtodos de isolamento so determinados em funo do mtodo de construo. Hdois mtodos de isolamento, que se diferenciam no tipo e na maneira que so

instalados:

Isolamento colocado no local;

Isolamento pr-fabricado e integrado.

Para o isolamento colocado no local:

colocado inteiramente dentro da estrutura principal, antes do levantamento da

mesma;

As trs outras funes so sucessivamente executadas por empresas

especializadas.

Este trabalho inclui:

A colocao de uma barreira de vapor na estrutura principal;


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A instalao do isolamento atual, usualmente na forma de pequenos ou mdios

painis que so simplesmente encaixados ou fixados nas paredes ou no teto por

fixadores na estrutura principal. Os painis so unidos durante a instalao.

A aplicao de camadas protetoras, camadas de concreto, coberturas na parede

e no teto (usualmente com argamassa). Estas coberturas tambm podem ser

metlicas.

Para o isolamento pr-fabricado, so utilizados painis pr-fabricados, que tm

as seguintes funes:

Barreira de vapor;

Isolamento trmico;

cobertura, usualmente em ambos os lados.

Aqui, so os prprios painis que fazem o isolamento, graas a sua rigidez (ou seja,

por possurem forma de sanduche). Somente a estrutura e as fundaes so

erguidas durante a fase de construo.

Entende-se que quanto menor a densidade e maior o nmero de poros, maior o

poder do isolamento. Um bom isolante trmico deve apresentar as seguintes

qualidades:

Um coeficiente de transferncia de calor de acordo com o custo do isolamento;

Boa impermeabilidade gua e umidade;

Um baixo coeficiente de expanso trmica;

Pouca variao da condutividade trmica devida utilizao;

Total ausncia de odores;

Resistncia ao apodrecimento;

Resistncia a roedores e outros animais;

Material prova de fogo;

Baixa densidade; especialmente para isolamento do piso e do teto, apesar de

uma boa resistncia compresso ser necessria para o isolamento do piso;


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Gs utilizado no isolamento no deve afetar a camada de oznio e possuir um

baixo potencial de aquecimento.

A concepo atual de construo de cmaras frigorficas, leva em considerao a

utilizao de painis isolantes pr-fabricados do tipo "sanduche". Os painis so

constitudos por dois revestimentos metlicos interligados por um ncleo isolante. So

utilizados basicamente, dois tipos de materiais construtivos :

Espuma Rgida de Poliuretano (PUR): obtida pela reao qumica de 2

componentes lquidos (isocianato e poli-hidroxilo), em presena de

catalisadores.

Poliestireno Expandido (EPS): um derivado de petrleo que expandido por

meio de vapor d'gua torna-se um material plstico altamente poroso e

praticamente impermevel.

Pelas tabelas 1 e 2, verifica-se que para a mesma espessura de isolamento, o

painel com PUR apresenta um coeficiente global de transmisso de calor (U) menor do

que o de EPS, tornando-o um isolamento mais eficiente.

Entretanto, esta diferena pode ser compensada aumentando-se a espessura do

isolamento de EPS. Na maioria das vezes isto conveniente, inclusive por questes de

custo, uma vez que os de aquisio do EPS so tremendamente menores do que o de

PUR.

Tabela 1 - Coeficiente Global de Transmisso de Calor (U) - PUR


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Tabela 2 - Coeficiente Global de Transmisso de Calor (U) - EPS

Uma soluo rpida para a determinao da espessura de isolamento consiste

em adotarmos uma classificao para o fluxo de calor atravs do isolamento.

Tabela 3 - Classificao do Isolamento x Fluxo de Calor

A utilizao de um fator de fluxo de calor de 8 kcal/h.m2

, possibilita um bom balanoentre os custos de isolamento e de energia eltrica. A espessura necessria ser

definida conforme o material e o diferencial de temperatura desejado.

Tabela 4 - Fluxo de Calor (kcal/h . m2) x t (C) - PUR


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Uma fina camada de fluido ou plstico, aplicada na superfcie exterior do

isolamento (em pisos, paredes e tetos), antes de ser colocado. Alguns materiais

utilizados so: asfalto, emulso betuminosa e resinas polmeras;

Pelculas de vedao (finas camadas de asfalto, folhas plsticas e filmes de

metal) aplicadas ou na superfcie de suporte (quando o isolamento for interno)

ou no final do isolamento (quando for externo);

Proteo na forma de painis pr-fabricados em forma de sanduche, ou folhas

de plstico. Deve ser assegurado que a barreira no esteja interrompida nas

unies dos painis.

Geralmente, todas as penetraes no isolamento devem ser tratadas

cuidadosamente de forma a manter a umidade ao longo do prprio elemento.

Aquecedores podem ser necessrios para evitar a condensao ou formao de gelo.

2.2.4 CORTINAS DE AR

De forma a minimizar o fluxo de ar quente e mido para o interior das cmaras

de estocagem que trabalham baixa temperatura dever ser prevista a utilizao decortinas de ar. Isto especialmente recomendado quando existe uma movimentao

intensa de produtos e a contnua abertura de portas.

A utilizao das cortinas de ar serve para proteger a cmara, de cargas trmicas

adicionais, que iro aumentar a temperatura e a umidade no interior da cmara. A

entrada de vapor d'gua para o interior da cmara poder trazer problemas de

condensao em excesso na superfcie do evaporador, com a consequente formao

de gelo.

Caso a umidade seja excessiva, o sistema de degelo poder no ser suficiente

para a retirada do mesmo. Isto ocasiona um bloqueio gradual do evaporador, causando

uma perda de capacidade de refrigerao e um aumento no consumo de energia

eltrica.


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Entretanto, no basta apenas ter a cortina de ar instalada. A velocidade, a

distribuio e a direo do ar que permitem uma proteo eficiente entrada do ar

externo cmara.A figura 4 a seguir mostra o comportamento do fluxo de ar da cortina

entrada da cmara, em funo da velocidade e direo do fluxo adotado.

Fig. 4: Fluxo de ar gerado por uma cortina de ar

2.3 CARACTERSTICAS DO SISTEMA DE REFRIGERAO

2.3.1 CARGA TRMICA

Carga trmica de refrigerao a quantidade de calor sensvel e latente que

deve ser retirada de um ambiente, de modo a serem mantidas as condies detemperatura e umidade estabelecidas para ele. Geralmente, esta carga trmica est

expressa em kcal/h.

Esta carga trmica pode ser introduzida no ambiente das seguintes formas:

Transmisso de calor por paredes, tetos e piso: corresponde a quantidade de

calor transmitida por conduo atravs de paredes, tetos e pisos. Esta carga depende

da rea de troca, ou seja, a superfcie total submetida troca de calor.

importante um cuidado especial na escolha da espessura do isolamento

trmico, de forma que a superfcie do lado quente, no atinja um valor baixo, onde

poder ocorrer uma condensao de vapor de gua.

Infiltrao de ar: a parcela correspondente ao calor do ar que atinge a cmara

atravs de suas aberturas. Toda vez que a porta aberta, o ar externo penetra no


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mente, a necessidade de utilizao das cmaras de acordo com os parmetros

considerados no projeto.

Outra questo relevante a correta determinao da carga trmica ocasionada

pela respirao de frutas e vegetais, provocada pelo metabolismo dos mesmos.

Cargas diversas: a parcela de carga trmica devido ao calor gerado por

iluminao, pessoas, motores e outros equipamentos. Os motores dos ventiladores dos

foradores de ar so uma fonte de calor e tambm, de consumo de energia eltrica.

Dentro do possvel, devero ser previstos meios de variar a vazo de ar em funo da

necessidade de carga trmica do sistema. Isto pode ser feito com a utilizao de

variadores de frequncia ou de motores de dupla velocidade.

4 PROJETO

O projeto consiste em construir uma cmara fria para a conservao de brcolis

por curtos perodos para a armazenagem em propriedades agrcolas familiares. Como

a maioria dos agricultores escoa sua produo, em mdia, trs vezes por semana, odimensionamento prev uma cmara que permita armazenar produo para ser

distribudos ao longo de uma semana.

Em mdia, um agricultor consegue transportar um total de 300 caixas plsticas,

contendo uma dzia de cabeas de brcolis cada. As dimenses das caixas feitas

polietileno de alta densidade so 31 cm x 34 cm x 55 cm (AxLxC) e massa quando

vazia 1,8 kg. Para tanto, a cmara deve ter uma capacidade de armazenar 900 caixas.Deste total iremos considerar que 600 caixas sero conservadas e as outras 300

resfriadas (no dia da colheita). Levando em base a massa de uma cabea de brcolis

de 0,4 kg temos uma massa de 4,8 kg por caixa e o total armazenado ser de 4320 kg.

A instalao da cmara ser realizada dentro um galpo j existente na

propriedade, este conta com rede eltrica trifsica. O piso do galpo revestido com

concreto. Como para a cidade no existem valores tabelados de temperatura e

umidade sero utilizados os valores da cidade de Porto Alegre.


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A forma construtiva das caixas plsticas permite o empilhamento das mesmas,com seis caixas empilhadas (6 x 0,31) obtm-se a altura de 1,86m. Deixando um vo

livre na parte superior define- se a altura em 2,50m. Com a altura definida, temos a

rea da cmara igual a 6,172 m2. Adicionando-se uma rea de circulao de 20%

temos uma rea construda de 7,41 m2e um volume total da cmara igual a 18,53m3.

Para facilitar a construo sero usadas as dimenses apresentadas na planta baixa

da cmara na figura 6 e o p direito com 2,5m.

Figura 6: Planta baixa da cmara

4.3 CLCULO DA CARGA TRMICA

4.3.1 TRANSMISSO DE CALOR

A quantidade de calor transmitida (Q1) determinada pela equao

() , para o projeto temos os seguintes valores: () kcal/h.m

2

classificao de isolamento adotada; A= 7,5+7,5+11 x 2,5 = 42,5 m2.

Q1= 8 x 42,5 x 24 = 8160 kcal/dia


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Q2= 18,75 x 20 x 23,5 = 8812,5 kcal/dia

4.3.3 Resfriamento produto

Diariamente sero colocadas para resfriamento 150 caixas de brcolis,

totalizando uma massa de 720 kg de brcolis, as caixas tambm devem ser

consideradas, como a massa de cada caixa de 1,7 kg tem-se a massa de caixas

plstica de PEAD igual a 255kg. O calor Q3 para resfriamento dos brcolis e das caixas

plsticas pode ser calculado por:

Q3= mbrocx cbrocx (Tent-Tcam) + mcaixax ccaixax (Tent-Tcam)

Q3= 720 x 0,92 x 32 + 255 x 0,55 x 32 = 25684,80 kcal/dia.

4.3.4 Calor de Respirao

O metabolismo das plantas deve ser considerado no clculo da carga trmica,

este calor (Q4) pode ser determinado atravs da equao: Q4= m x cvital

Q4 = 4320 x 4,5 = 19440 kcal/dia

4.3.5 Iluminao

Para o valor da iluminao ser utilizado o valor padro de 10 W/m

2

. A cargaatribuda a iluminao (Q5) pode ser calculada por: Q5= 10 x A x t x 0,86, onde A a

rea da cmera e t o tempo, em horas, de iluminao.

Q5= 10 x 7,5 x 2 x 0,86 = 129 kcal/dia


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4.3.6 Pessoas

O nmero estimado de pessoas trabalhando no interior da cmara de 1 pessoa

durante duas horas por dia. A carga (Q6) atribuda a pessoa pode ser determinada por

Q6= (272 + 6 x T) x t x n x 0,86, onde T a temperatura da cmara, t o tempo em

horas que a pessoa permanece no interior e n o nmero de pessoas no interior.

Q6= (272 + 6 x 0) x 2 x1 x 0,86 = 467,84 kcal/dia

4.3.7 Motores e ventiladores

Para a obteno do valor dessa carga necessrio calcular a carga total

aproximada, somando todos os itens anteriores:

Carga aproximada = 8160 + 3305 + 25684,8 + 19440 + 129 + 467,84 = 62694,14

kcal/dia = 0,86 TR.

A potncia do motor dada por: Pmotor=0,5 x Carga aproximada, em toneladas

de refrigerao, logo:

Pmotor= 0,5 x 0,86 = 0,43 cv

Adotando-se um rendimento mecnico igual a 0,78, a carga trmica (Q7) dos

motores dos ventiladores pode ser calculada por: Q7 =

, onde t o

tempo em horas obtm-se:

Q7= = 8361,85 kcal/dia

4.3.8 Carga trmica final

A carga trmica total obtida pela soma das cargas citadas anteriormente, com

os valores obtidos foi construda a tabela abaixo.


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http://www.tectermica.com.br/

PIRANI, Marcelo Jose. Refrigerao e ar condicionado.Apostila da disciplina deRefrogerao e ar condicionado da Universidade Federal da Bahia.

7 RESPONSVEL

Iades Armando Brckmann

Sapucaia do Sul, 10 de novembro de 2014.

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