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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ
GIAN FEDALTO
MARCELO RIBEIRO DO NACIMENTO
RAFAEL TAIOK
MODELAGEM E PROJETO DE EQUIPAMENTO PARA
RESFRIAMENTO DA ÁGUA UTILIZADA NO PROCESSO DE
PRODUÇÃO DO SUCO DE UVA ARTESANAL
CURITIBA
2015
GIAN FEDALTO
MARCELO RIBEIRO DO NACIMENTO
RAFAEL TAIOK
MODELAGEM E PROJETO DE EQUIPAMENTO PARA
RESFRIAMENTO DA ÁGUA UTILIZADA NO PROCESSO DE
PRODUÇÃO DO SUCO DE UVA ARTESANAL
Trabalho de conclusão de curso, apresentado
como requisito parcial para obtenção do título
de Engenheiro Mecânico, pelo curso de
Engenharia Mecânica da Universidade Tuiuti
do Paraná.
Orientador: Alexandro Stonoga Vieira da Silva.
CURITIBA
2015
“Tudo o que o homem não conhece, não
existe para ele. Por isso o mundo tem,
para cada um, o tamanho que abrange o
seu conhecimento.”
Carlos Petroche
RESUMO
Modelagem e projeto de um equipamento de resfriamento para a água utilizada em uma das etapas do processo de fabricação de suco de uva artesanal da família Fedalto, a fim de garantir o total controle da temperatura de resfriamento do produto após o envase, o que interfere na qualidade do suco, tempo de preparo e possibilita o manuseio dos frascos. O processo em utilização demanda aproximadamente 2000 litros de água de resfriamento para cada 1200 litros de suco de uva. Assim, o trabalho visa solucionar o alto consumo de água, melhorar a qualidade, padronização do produto final, bem como possibilitar o manuseio dos frascos, para que possa ser realizada a colagem dos rótulos e armazenagem do produto. Para tal desenvolvimento, primeiramente foram realizadas modelagens matemáticas de diversos cenários que serviram para tomada de decisão construtiva, observando dados de temperatura e tempo. Foram também realizadas análises do suco que passaram por diferentes faixas/tempo de resfriamento após o envase do produto, que é realizado a quente (85°), a fim de verificar a diferença entre os resfriamentos do suco. Com os resultados obtidos em testes empíricos foram definidas as faixas de temperatura e tempo necessários para o resfriamento do suco, então foram modelados cenários matemáticos para cada possível equipamento de resfriamento da água. Com base nestas modelagens é definida a torre de resfriamento como o equipamento que melhor atende os parâmetros necessários do projeto. E por fim abordam-se as etapas de construção do protótipo, incluindo desenhos, fotos, planilhas de custo e testes do equipamento.
Palavras-chave: Trocador de calor. Envase. Faixas/tempo. Padronização. Torre de
resfriamento.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - RESFRIAMENTO ATUAL ........................................................................ 8
FIGURA 2 - EXTRATOR DE SUCO .......................................................................... 10
FIGURA 3 - TORRE DE ASPIRAÇÃO INDUZIDA .................................................... 15
FIGURA 4 - TORRE DE ASPIRAÇÃO FORÇADA .................................................... 15
FIGURA 5 - TORRE COM ASPIRAÇÃO DE AR NATURAL ..................................... 16
FIGURA 6 - TORRE COM ASPIRAÇÃO DE AR ATMOSFÉRICO ............................ 16
FIGURA 7 - RESFRIAMENTO DO SUCO APÓS ENVASE ...................................... 18
FIGURA 8 - PASTEURIZADOR DE TÚNEL .............................................................. 19
FIGURA 9 - PASTEURIZADOR UHT ........................................................................ 20
FIGURA 10 - CAMPOS QUE COMPÕE A CASA DA QUALIDADE .......................... 22
FIGURA 11 - QFD ..................................................................................................... 24
FIGURA 12 - DEMONSTRATIVO DOS SISTEMAS DE TROCA TÉRMICA. ............ 29
FIGURA 13 - GRÁFICO DA TEMPERATURA DO SUCO E DA ÁGUA EM 5
BATELADAS ............................................................................................................. 35
FIGURA 14 - RESERVATÓRIO ALETADO............................................................... 39
FIGURA 15 - TROCADOR DE CALOR ..................................................................... 43
FIGURA 16 - TORRE DE RESFRIAMENTO ............................................................. 43
FIGURA 17 - CONTROLE DA QUEDA DE TEMPERATURA ................................... 44
FIGURA 18 - RECIPIENTE COM ÁGUA ................................................................... 44
FIGURA 19 - TERMÔMETROS ................................................................................ 44
FIGURA 20 - EXPERIMENTO 2. ............................................................................... 46
FIGURA 21 - FRASCOS ENVIADOS A ANÁLISE. ................................................... 46
FIGURA 22 - GRÁFICO: EXPERIMENTO X MODELO MATEMÁTICO .................... 48
FIGURA 23 - TEMPERATURA SUCO X ÁGUA - RESERVATÓRIO ALETADO ....... 49
FIGURA 24 - TEMPERATURA SUCO X ÁGUA – TROCADOR DE CALOR ............ 50
FIGURA 25 - BOMBA D’ÁGUA ................................................................................. 54
FIGURA 26 - EXAUSTOR ......................................................................................... 55
FIGURA 27 - RESERVATÓRIO DE ÁGUA ............................................................... 55
FIGURA 28 - BASE INFERIOR DA TORRE .............................................................. 56
FIGURA 29 - BASE SUPERIOR DA TORRE ............................................................ 56
FIGURA 30 - BORRIFADOR DE ÁGUA .................................................................... 57
FIGURA 31 - BORRIFADOR DE ÁGUA EM FUNCIONAMENTO ............................. 57
FIGURA 32 - GRADE DE SUPORTE DO RECHEIO ................................................ 58
FIGURA 33 - RECHEIO DA TORRE ......................................................................... 58
FIGURA 34 - SUBCONJUNTO BASE DA TORRE E RECHEIO ............................... 59
FIGURA 35 - TORRE DE RESFRIAMENTO COMPLETA ........................................ 59
FIGURA 36 - TEMPERATURA DA ÁGUA NO RESERVATÓRIO ............................. 61
FIGURA 37 - TEMPERATURA DA ÁGUA NA SAÍDA DA TORRE ........................... 61
FIGURA 38 - ARDUINO ............................................................................................ 62
FIGURA 39 - VISOR LCD ......................................................................................... 62
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1 - PADRÕES DE IDENTIDADE E QUALIDADE DO SUCO DE UVA ..... 12
QUADRO 2 - BENCHMARKING DE TORRES DE RESFRIAMENTO ...................... 21
QUADRO 3 - CRITÉRIOS DE RISCO FMEA DESIGN ............................................. 27
QUADRO 4 - COEFICIENTE GLOBAL DE TROCA TÉRMICA................................. 42
QUADRO 5 - RELAÇÃO TEMPO/ TEMPERATURA DE RESFRIAMENTO DO SUCO
(RESFRIAMENTO FORÇADO EM AGUA A 20°C). .................................................. 45
QUADRO 6 - RESULTADO DA ANÁLISE DA AMOSTRA 1 (RESFRIAMENTO
ESPONTÂNEO) – Apêndice A .................................................................................. 47
QUADRO 7 - RESULTADO DA ANÁLISE DA AMOSTRA 2 (RESFRIAMENTO
FORÇADO) – Apêndice B ......................................................................................... 47
QUADRO 8 - DADOS DA TORRE DE RESFRIAMENTO N° 5 ................................. 52
QUADRO 9 - DADOS DA TORRE A SER CONSTRUÍDA ........................................ 53
QUADRO 10 - ESPECIFICAÇÕES DA BOMBA D’ÁGUA ......................................... 54
QUADRO 11 - ESPECIFICAÇÕES DO EXAUSTOR ................................................ 55
QUADRO 12 - CUSTO DO EQUIPAMENTO ............................................................ 60
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 7
1.1 OBJETIVOS ....................................................................................................... 7
1.2 JUSTIFICATIVA.................................................................................................. 8
2 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ..................................................................... 9
2.1 PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO SUCO DE UVA ......................................... 9
2.2 LEGISLAÇÃO ................................................................................................... 11
2.3 BATELADAS .................................................................................................... 12
2.4 ALETAS ........................................................................................................... 13
2.5 TROCADOR DE CALOR .................................................................................. 13
2.6 TORRE DE RESFRIAMENTO .......................................................................... 14
2.6.1 Classificação das torres de resfriamento .......................................................... 14
3 ANÁLISE DE QUALIDADE .............................................................................. 17
3.1 BENCHMARKING DE PROCESSOS DE PRODUÇÃO DO SUCO.................. 17
3.1.1 Família Fedalto ................................................................................................. 17
3.1.2 Fabricante A ..................................................................................................... 18
3.1.3 Fabricante B ..................................................................................................... 19
3.1.4 Análise e conclusão do Benchmarking de mercado ......................................... 20
3.2 BENCHMARKING DE MERCADO DAS TORRES DE RESFRIAMENTO ........ 20
3.2.1 Análise e conclusão do Benchmarking de mercado das torres de resfriamento.
...............................................................................................................21
3.3 QFD (Casa da Qualidade) ................................................................................ 22
3.3.1 Conclusão do QFD. .......................................................................................... 25
3.4 FMEA ................................................................................................................ 25
3.4.1 FMEA design .................................................................................................... 25
4 METODOLOGIA ............................................................................................... 29
4.1 CÁLCULO COM CONVECÇÃO LIVRE ............................................................ 33
4.2 O PROCESSO POR BATELADAS ................................................................... 34
4.3 METODOLOGIA DE CÁLCULO PARA OS CENÁRIOS ................................... 36
4.3.1 Reservatório aletado. ........................................................................................ 36
4.3.2 Trocador de calor e Torre de resfriamento ....................................................... 39
4.4 MÉTODO EXPERIMENTAL PARA VALIDAÇÃO DO MODELO ...................... 44
4.4.1 Resultado das análises ..................................................................................... 47
4.4.2 Resultado do experimento ................................................................................ 48
5 RESULTADOS ................................................................................................. 49
5.1 MODELAGEM DO RESERVATÓRIO ALETADO ............................................. 49
5.2 MODELAGEM PARA O TROCADOR DE CALOR ........................................... 50
5.3 MODELAGEM PARA A TORRE DE RESFRIAMENTO ................................... 51
6 DIMENSIONAMENTO ...................................................................................... 52
6.1 CONSTRUÇÃO E MONTAGEM DO PROTÓTIPO. ......................................... 54
6.2 CUSTO DO PROJETO ..................................................................................... 60
6.3 TESTE DO PROTÓTIPO .................................................................................. 61
CONCLUSÃO............................................................................................................63
REFERÊNCIAS..........................................................................................................64
APÊNDICES ..............................................................................................................66
7
1 INTRODUÇÃO
O suco de uva é uma rica fonte de vitaminas B1, B2, B6, B12 e de sais
minerais como cálcio, ferro e potássio. Tais nutrientes trazem inúmeros benefícios
para o organismo, como por exemplo, auxiliam na manutenção da pressão arterial,
retarda o processo de envelhecimento, pois são excelentes antioxidantes, mantém
os níveis saudáveis de colesterol e ajudam também a regular os hormônios, o que
reduz o risco de câncer (UVIBRA. 2009). Devido a estes fatores, as pessoas cada
vez mais têm procurado consumir o produto, e muitas vezes dão preferência aos
produzidos de forma artesanal, por se isentarem de processos industriais muitas
vezes rejeitados pelo consumidor.
Uma das etapas do processo de produção do suco de uva artesanal consiste
em resfriá-lo após o envase que é realizado a quente (85ºC), a fim de melhorar a
qualidade do produto em relação ao aroma e sabor, possibilitar o manuseio da
embalagem pelo operador. Busca-se através desse trabalho projetar e construir um
equipamento para melhorar o rendimento da produção, obter um controle da
temperatura de resfriamento do suco, consequentemente melhorando sua qualidade
e economia no processo. Neste trabalho será apresentada toda a metodologia
utilizada e os fatores que influenciaram na decisão e condução do projeto, bem
como referenciais sobre a produção e características do suco de uva, e uma breve
descrição da legislação que o rege.
1.1 OBJETIVOS
Tendo como cliente a Família Fedalto, família esta que fabrica suco de uva
artesanal, o presente trabalho tem como objetivos o desenvolvimento e construção
de um equipamento para resfriamento da água que é utilizada em uma das etapas
do processo de fabricação do suco. O equipamento deverá manter a temperatura da
água de resfriamento constante, diminuindo o tempo necessário para realizar esta
função e reduzir o consumo de água.
Serão propostas três alternativas de resfriamento:
Reservatório aletado;
Trocador de calor
Torre de resfriamento;
8
Para o projeto será desenvolvido um modelo de sistemas de equações
diferenciais que simula o comportamento da temperatura da água para cada cenário.
Estes sistemas de equações diferenciais serão resolvidos com o auxílio do software
Polymath.
1.2 JUSTIFICATIVA
Por tratar-se de um processo manual, existe a dificuldade de manter a
temperatura da água constante durante o processo de resfriamento do suco de uva,
onde a mesma deve ser substituída após certo período, pois absorve o calor do
suco, diminuindo a eficiência do resfriamento, o que gera um processo de fabricação
menos eficiente por conta do tempo demandado para troca da água, e também
consequentemente causando um elevado consumo de água que se aproxima de
cerca de 2000 litros de água para produção de 1200 litros de suco.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: foto tirada em 25 de fevereiro de 2015.
FIGURA 1 - RESFRIAMENTO ATUAL
Suco sendo resfriado após processo de envase
9
2 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
Neste capítulo serão abordadas informações importantes para o
embasamento teórico utilizado no decorrer do trabalho, tais informações são
necessárias para o melhor entendimento dos capítulos posteriores.
2.1 PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO SUCO DE UVA
O processo de fabricação do suco mais difundido entre as empresas
produtoras consiste na extração da cor pelo aquecimento da uva a 60°C - 80°C,
separação do mosto1 e engarrafamento logo após pequeno descanso para
decantação das borras mais grossas. Os sucos obtidos por meio desta tecnologia
são turvos e, geralmente, apresentam depósito no fundo do recipiente (RIZZON et
al., 1998).
Outro processo consiste na maceração sulfurosa da uva esmagada, por
alguns dias, para extrair a cor, com separação do mosto sulfitado2 e sua
conservação em grandes recipientes até a comercialização, quando é dissulfitado,
em aparelho especial e engarrafado. Esse processo é pouco utilizado, mesmo sendo
mais simples (RIZZON et al., 1998).
O terceiro processo é uma combinação dos dois anteriores, pois consiste em
fazer a extração da cor pelo aquecimento da uva esmagada, separar o mosto e
conservá-lo até a comercialização na forma de mosto sulfitado, quando é dissulfitado
e engarrafado.
O suco de uva caseiro, geralmente, é feito com o equipamento designado
“extrator de suco”, conforme Figura 02. Esse equipamento é formado por três partes
principais:
A– recipiente perfurado, com tampa, onde é colocada a uva;
B – recipiente maior, com abertura cônica no centro, para passagem do vapor e
abertura lateral para o engarrafamento do suco;
1 Sumo de uvas frescas que não tenham passado pelo processo de fermentação.
2 Ácido sulfureo.
10
C – depósito de água que gerará o vapor necessário para a extração do mosto da
uva.
FIGURA 2 - EXTRATOR DE SUCO
FONTE: RIZZON et al., 1998.
Inicialmente, a água é colocada até o nível indicado no interior do depósito
(C), a qual, quando aquecida, gerará o vapor para extrair o suco de uva. A uva
inteira com a ráquis3, ou preferencialmente somente a baga4, é colocada no
recipiente perfurado (A), o qual é encaixado dentro do recipiente B e ambos
colocados sobre o depósito d’água (C). Depois de 10 a 20 minutos de aquecimento,
de acordo com o tamanho do equipamento, começa a fluir o suco de uva através do
tubo de saída no recipiente (B). Esse primeiro suco, na maioria das vezes, não
apresenta a temperatura mínima de 75 °C necessária para o engarrafamento
antisséptico, por isso, deve ser recolocado sobre a uva (RIZZON et al., 1998).
À medida que o vapor vai extraindo o suco, o mesmo é acumulado no fundo
do recipiente B, para que na sequência seja engarrafado em recipientes de vidro
previamente esterilizados. A temperatura no interior da garrafa, nunca deve ser
inferior a 75 °C. O suco de uva deve encher completamente o recipiente, uma vez
3 Ramificação esta que lhe confere sua forma típica (em cacho).
4 Fruto simples, carnoso, comestível, com um ou mais carpelos e sementes.
11
que, posteriormente com o resfriamento o nível abaixa. O fechamento do recipiente
de vidro deve ser feito imediatamente, com tampinha tipo corona, sem permitir a
contaminação por microorganismos. O rendimento do suco de uva por esse
processo alcança entre 50% a 60% do peso da uva (RIZZON et al., 1998).
2.2 LEGISLAÇÃO
A instituição que normatiza e fiscaliza a produção de suco de uva no Brasil é
o MAPA – Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.
A definição para suco de uva segundo o Ministério da Agricultura contida na
Instrução normativa nº 01, de 7 de janeiro de 2000, anexo XXII diz que é a bebida
não fermentada e não diluída, obtida da parte comestível de uva, através de
processo tecnológico adequado e que deverá ter cor vinho, rosado ou translúcido
(branco), aroma próprio e sabor próprio.
O MAPA regulamenta os índices de sólidos solúveis em ºBrix, sólidos
insolúveis, açúcares totais, sorbitol5, acidez total (ácido tartárico), ácidez volátil
(ácido acético) e álcool etílico (Quadro 1) entre outros. Onde, sólidos solúveis
indicam o índice de açúcar da fruta, sólidos insolúveis são geralmente as turvações
e precipitações dos sucos de uva causadas pelas pectinas, mucilagens, gomas,
compostos fenólicos, bitartarato de potássio (cremor de tártaro) e tartarato de cálcio
(RIZZON A.L e MENEGUZZO. J, 2007), Açúcares totais são a glicose e frutose,
Sorbitol é um adoçante natural que pode ser encontrado em várias frutas, acidez
total é constituída por ácidos orgânicos que conferem ao suco um pH baixo
garantindo um equilíbrio entre os gostos doce e ácido(RIZZON & MIELE, 1995),
acidez volátil são os compostos voláteis responsáveis pelo aroma do suco de uva.
5 Poliálcool encontrado naturalmente em diversas frutas.
12
QUADRO 1 - PADRÕES DE IDENTIDADE E QUALIDADE DO SUCO DE UVA
FONTE: MINISTÉRIO DA AGRICULTURA - PORTARIA Nº 374, DE 27 DE NOVEMBRO DE 2015.
2.3 BATELADAS
O processo em batelada é aquele em que as funções de transferência de
material ou processamento de material são cíclicas com resultados repetitivos. Este
processo faz um produto em quantidades finitas (Ribeiro, 2001). Esse produto
normalmente tem como argumentos para sua produção:
Uma receita identificada por um nome e/ou código que contém informações
sobre a matéria prima ou ingredientes utilizados
A ordem dos passos
As condições do processo
Equipamento usado no processo
Essas bateladas podem ser medidas em litros, galões, quilogramas, etc. Em
bateladas, são produzidos produtos farmacêuticos, alimentos, bebidas e
especialidades químicas. Um processo em batelada é aquele onde a produção
possui início, meio e fim com intervalos regulares, diferente de um processo
contínuo onde não há a necessidade de interrupção durante a produção, a não ser
por algum problema no equipamento ou acidente.
Mínimo Máximo
Sólidos solúveis, em ºBrix 14,0 20,0
Sólidos insolúveis, em % vol - 5,0
Açúcares totais, g/100g - 20,0
Sorbitol, mg/L - 180,0
Ácidez total em ácido tartárico, g/100g 0,41 0,9
Ácidez volátil em ácido acético, g/100g - 0,5
Álcool etílico em %vol/vol a 20ºC - 0,5
13
2.4 ALETAS
As aletas são superfícies que se estendem de um objeto com a finalidade de
aumentar a troca térmica com o ambiente. No interior do sólido ocorre o fenômeno
da condução, e nas suas fronteiras há transferência por convecção. Pode-se
aumentar a taxa de transferência de calor de um corpo através do aumento do
coeficiente convectivo com o uso de sistemas que aumentem a velocidade do fluido
que escoa na sua superfície ou que diminuam a temperatura do mesmo
(INCROPERA, 1988). Porém, soluções como estas podem ter custos muito elevados
tornando-as inviáveis.
Por este motivo, a forma mais utilizada de prover o crescimento da taxa de
transferência calor de um objeto é através do aumento da área, isto é possível
inserindo aletas ao longo do objeto. As aletas são aplicadas em inúmeros sistemas,
tais como transformadores motores de combustão interna, compressores, motores
elétricos, trocadores de calor, etc.
2.5 TROCADOR DE CALOR
Os trocadores de calor são equipamentos que facilitam a transferência de
calor entre dois ou mais fluidos em temperaturas diferentes. Foram desenvolvidos
inúmeros tipos de trocadores de calor para emprego em equipamentos de diversos
níveis de complicação tecnológica e de porte, como usinas elétricas a vapor, usinas
de processamento químico, aquecimento e condicionamento de ar em edifícios,
refrigeradores domésticos, radiadores de automóveis, radiadores de veículos
espaciais etc. Nos tipos comuns, como por exemplo, os radiadores de automóveis, a
transferência de calor se processa por condução e convecção, de um fluido quente
para um fluido frio, separados por uma parede metálica. Nas caldeiras e nos
condensadores, a transferência de calor por ebulição e condensação é de primordial
importância. Em certos tipos de trocadores de calor, como as torres de resfriamento,
o fluido quente (por exemplo, a água) é resfriado por mistura direta com o fluido frio
(por exemplo, o ar): isto é, a água nebulizada, ou que cai numa corrente induzida de
ar, é resfriada por convecção e vaporização. (ÖZISIK,M. NECATI, 1990).
14
2.6 TORRE DE RESFRIAMENTO
As torres de resfriamento são equipamentos de troca térmica onde ocorre o
contato direto entre os fluidos (água e ar). Este contato direto ocasiona a mudança
de fase da água, ou seja, parte desta água que circula no equipamento evapora,
esta transformação ocasiona o abaixamento da temperatura da água. Isto ocorre
porque a água para evaporar precisa de Calor Latente6, e este calor é retirado da
própria água que circula pela torre (FOUST, 1982).
Uma torre de resfriamento é basicamente uma coluna onde na parte superior
se tem a entrada da água quente e ocorre a aspersão da mesma, a água escoa
entre os enchimentos da torre, isto é, bandejas perfuradas, colmeias, etc, que tem
por finalidade aumentar o tempo e a área de contato da água com o ar (FOUST,
1982).
2.6.1 Classificação das torres de resfriamento
As torres de resfriamento são classificadas de acordo com o processo de
fornecimento de ar para a torre. Todas possuem um recheio para proporcionar uma
maior área de contato entre a água e o ar. Na torre com aspiração de ar mecânica, o
ar é fornecido de qualquer um dos modos conforme mostram figuras 3 e 4. Se o ar
for aspirado para o interior da torre através de um ventilador localizado no topo da
torre, diz-se que a torre possui aspiração de ar induzida. Se o ar for forçado por um
ventilador localizado na parte inferior da torre, diz-se que a torre possui aspiração de
ar forçada. As outras torres são classificadas como de aspiração de ar natural e de
aspiração de ar atmosférico, conforme figuras 5 e 6 respectivamente (FOUST,
1982).
6 Energia térmica necessária que uma determinada substancia deve perder ou receber para que ocorra uma
mudança de fase.
15
FIGURA 3 - TORRE DE ASPIRAÇÃO INDUZIDA
FONTE: PRINCÍPIO DAS OPERAÇÕES UNITARIAS - FOUST, 1982.
FIGURA 4 - TORRE DE ASPIRAÇÃO FORÇADA
FONTE: PRINCÍPIO DAS OPERAÇÕES UNITARIAS - FOUST, 1982.
16
FIGURA 5 - TORRE COM ASPIRAÇÃO DE AR NATURAL
FONTE: PRINCÍPIO DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS - FOUST, 1982.
FIGURA 6 - TORRE COM ASPIRAÇÃO DE AR ATMOSFÉRICO
FONTE: PRINCÍPIO DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS - FOUST, 1982.
A transferência de massa da água para o ar ocorre porque as duas fases em
contato tendem a entrar em equilíbrio. A evaporação de parte da água é responsável
por aproximadamente 80% do resfriamento da água. A diferença de temperatura
entre o ar e a água é responsável pelos outros 20 % do resfriamento.
17
3 ANÁLISE DE QUALIDADE
3.1 BENCHMARKING DE PROCESSOS DE PRODUÇÃO DO SUCO
Segundo WATSON (1994), Benchmarking é uma ferramenta ou processo
para determinar a melhor referência, o melhor padrão, e que padrão é esse que está
sendo utilizado. Permite uma comparação com outras empresas, identifica os pontos
fortes, fracos e realizam comparativos visando melhorias. Pode-se dizer que é uma
forma de encontrar e adotar as melhores práticas.
O benchmarking pode ser definido como um indicador que representa uma
referência para a avaliação de desempenho. É um padrão usado para comparação,
podendo ser dividido em benchmarking de mercado, funcional e de projeto.
Neste estudo utiliza-se somente o benchmarking de mercado como forma de
avaliação.
Optou-se por utilizar esta ferramenta para verificar os equipamentos
utilizados pelos fabricantes de suco de uva, assim como avaliar o mercado e
pesquisar sobre a disponibilidade de algum equipamento no mercado que atenda os
pequenos produtores.
3.1.1 Família Fedalto
Neste fabricante a produção do suco é artesanal e realizada com o
equipamento denominado extrator de suco, conforme descrito no capítulo 2. Como o
produto é envasado a quente, o mesmo necessita ser resfriado na sequência para
conferir-lhe uma melhor conservação, manutenção de aroma e sabor, bem como
possibilitar o manuseio do produto, como colagem dos rótulos, estocagem, etc.
Este processo de resfriamento é realizado em um recipiente com água, onde
os frascos são imersos logo após o envase, conforme Figura 7. A produção de suco
da família Fedalto é de aproximadamente 1200 litros durante a safra da uva.
18
FIGURA 7 - RESFRIAMENTO DO SUCO APÓS ENVASE
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: foto tirada em 25 de fevereiro de 2015.
3.1.2 Fabricante A
O fabricante A, localizado em São José dos Pinhais no Paraná tem uma
produção superior a 60 mil litros de suco por ano. É considerado um fabricante de
médio porte devido a sua capacidade. O suco é obtido pelo método de aquecimento,
separação do mosto e engarrafamento, conforme o primeiro método descrito no
capítulo 2.1. A parte de envase, rotulagem é toda automatizada, onde após o envase
os frascos são levados por esteiras e seguem para um equipamento denominado
Pasteurizador de Túnel (Figura 8), onde passam por jatos de água quente ou vapor
até atingirem a temperatura de pasteurização, após o aquecimento o processo se
inverte até o produto alcançar a temperatura ambiente e seguir para o processo de
rotulagem.
19
FIGURA 8 - PASTEURIZADOR DE TÚNEL
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: foto tirada em 16 de março de 2015
3.1.3 Fabricante B
O fabricante B, considerado de grande porte, realiza a obtenção do suco de
uva pelo terceiro método apresentado no capítulo 2.1 deste trabalho. Na preparação
para comercialização o suco passa por um equipamento pasteurizador conforme
Figura 9, neste pasteurizador será realizado o aquecimento do suco á uma
temperatura elevada, por um tempo breve, seguindo-se da imediata redução até a
temperatura ambiente e armazenagem nos recipientes. Este processo é
denominado de pasteurização UHT (Ultra Hight Temperature) e permite a
conservação do suco com o mínimo de perda de qualidade. Este equipamento é
utilizado em grandes volumes de produção.
20
FIGURA 9 - PASTEURIZADOR UHT
FONTE: http://www.inoxpa.pt
3.1.4 Análise e conclusão do Benchmarking de mercado
Os fabricantes de suco de uva atualmente utilizam linhas automatizadas
para alta e média produção, as quais são superiores a 60.000 litros/ano.
Optou-se pelo desenvolvimento e construção de um equipamento especial a
baixo custo que atenda a necessidade do nosso cliente.
3.2 BENCHMARKING DE MERCADO DAS TORRES DE RESFRIAMENTO
A necessidade deste benchmarking se dá para aplicação no
dimensionamento do protótipo que será abordado em capítulos posteriores.
Optou-se por utilizar esta ferramenta para verificar os equipamentos utilizados
no resfriamento da água, avaliar e pesquisar no mercado sobre a disponibilidade de
algum equipamento que atenda a faixa de vazão e temperatura requeridos no
projeto.
21
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
3.2.1 Análise e conclusão do Benchmarking de mercado das torres de resfriamento.
Foram comparadas as diversas marcas disponíveis no mercado, verificando-
se os itens que, para a necessidade deste projeto são fundamentais, como vazão e
capacidade de resfriamento.
Optou-se pela torre modelo 8/3 SGC-II, fabricante Alpina, dentre todos os
modelos avaliados, é a que possui a vazão e capacidade de resfriamento que
melhor aproxima-se das necessidades do projeto.
QUADRO 2 - BENCHMARKING DE TORRES DE RESFRIAMENTO
22
3.3 QFD (Casa da Qualidade)
Neste capítulo apresenta-se a Casa da Qualidade realizada para esse
projeto, assim como sua definição, tipos, quadro que apresenta as necessidades do
projeto e requisitos do cliente, análise e conclusão.
Segundo CHENG (1995), o QFD (QualityFunction Deployment ou Casa da
Qualidade) foi criado para auxiliar o processo de gestão de desenvolvimento do
produto, denominado ação gerencial do planejamento da qualidade.
A aplicação do QFD pode ser definida como base de execução do projeto,
em que há uma sistematização das qualidades requeridas pelo cliente por meio de
uma simbologia e transformando-as em características de qualidade, onde ocorre
uma correlação entre essas duas vertentes (Qualidades exigidas pelo cliente e
características de qualidade). (AKAO, 1996).
A casa da qualidade é obtida pelo cruzamento da tabela dos requisitos e
benefícios do cliente, com a tabela dos parâmetros da qualidade do projeto (AKAO,
1996), conforme ilustrado na figura a seguir:
FIGURA 10 - CAMPOS QUE COMPÕE A CASA DA QUALIDADE
FONTE: OTELINO, 1999.
A conclusão desse processo consiste nas especificações do produto, ou
seja, no conjunto de características técnicas do produto com suas respectivas
qualidades (AKAO, 1996).
23
São elementos que constituem a Casa da Qualidade:
Necessidades do Cliente;
Identificação do grau de importância para o Cliente;
Parâmetros do projeto;
Relações entre necessidades do consumidor e parâmetros do projeto;
Valor de importância;
Classificação por importância.
Vale lembrar que, para se determinar o grau de importância entre as
necessidades do consumidor e parâmetros de projeto, foram atribuídos os seguintes
pesos:
Forte – peso 5;
Moderado – peso 3;
Fraco – peso 1;
Nenhum – peso 0.
Na Figura 11 apresenta-se o QFD contendo as necessidades do consumidor
e parâmetros requeridos para o projeto. Todos os aspectos considerados e todos os
requisitos exigidos pelo cliente são apresentados nesse quadro, assim como o grau
de importância de cada item.
24
FIGURA 11 - QFD
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
25
3.3.1 Conclusão do QFD.
É possível analisar que através do telhado do QFD, que o maior conflito de
interesses no projeto será entre o custo total, e melhorias gerais no projeto, como,
quantidade de garrafas processadas, ruído, peso, vida útil. Neste caso será
necessário equilibrar os interesses para atender a necessidade do cliente.
3.4 FMEA
Neste capítulo apresenta-se o FMEA, método usado para definir, identificar,
e eliminar falhas conhecidas e/ou potenciais de um projeto (design) de produto e/ou
de seu processo de fabricação antes que elas cheguem ao cliente (AUTOMOTIVE,
2008).
O termo FMEA vem da abreviação de “Failure Mode and Effects Analysis”,
ou seja, Análise do Modo e Efeitos de Falha, e tem por objetivo:
Reconhecer e avaliar a falha potencial de um produto/processo e seus
efeitos
Identificar ações que podem eliminar ou reduzir a chance da falha potencial
vir a ocorrer
Documentar o processo de análise
O FMEA é um documento complementar ao processo de desenvolvimento
do projeto e faz com que o mesmo contenha os requisitos que satisfaçam as
necessidades dos clientes. É frequentemente utilizado com a Análise da Árvore de
Falhas (FTA), mas pode ser usado com outras ferramentas, por exemplo, com o
QFD (Quality Function Deployment).
3.4.1 FMEA design
FMEA Design ou FMEA de projeto é uma técnica analítica utilizada pelo
engenheiro ou pela equipe responsável pelo projeto com a finalidade de assegurar
26
que, na extensão possível, os modos de falha potenciais e suas causas/mecanismos
associados sejam considerados e endereçados. Devem ser avaliados os produtos
finais, subsistemas, componentes e sistemas relacionados (MANUAL DE
REFERÊNCIA FMEA, 1995).
De uma forma mais precisa, um FMEA é um resumo dos pensamentos da
equipe de como um componente, subsistema ou sistema é projetado, incluindo uma
análise dos itens que poderiam falhar baseados na experiência e nos problemas
passados. Esta abordagem sistemática acompanha, formaliza e documenta a linha
de pensamento que é normalmente percorrida durante o desenvolvimento de um
projeto. Em sendo assim, o FMEA de projeto dá suporte ao desenvolvimento do
projeto reduzindo os riscos de falhas (MANUAL DE REFERÊNCIA FMEA, 1995).
Deve-se considerar também as necessidades e expectativas do cliente, que
podem ser determinadas através do desdobramento da Casa da Qualidade (QFD),
pois quanto melhor é a definição das características desejadas, mais fácil será
identificar os modos de falha potencial para a ação corretiva (MANUAL DE
REFERÊNCIA FMEA, 1995).
O quadro 3 a seguir, ilustra os exemplos de critérios de risco frequentemente
utilizados para elaboração do FMEA Design, os quais também foram utilizados para
elaboração deste documento para o presente trabalho.
27
QUADRO 3 - CRITÉRIOS DE RISCO FMEA DESIGN
FONTE: MANUAL DE REFERÊNCIA FMEA, 1995.
28
FONTE: MANUAL DE REFERÊNCIA FMEA, 1995.
O FMEA Design realizado para este projeto encontra-se nos apêndices.
29
4 METODOLOGIA
O projeto consiste em construir um equipamento para troca de calor a fim de
manter a água utilizada no resfriamento do suco em uma faixa de temperatura
próxima aos 25ºC. O equipamento deverá consistir em um sistema com mínimas
perdas, ou seja, um circuito onde a perda de água seja próxima a zero durante o
processo, diminuindo drasticamente este consumo em comparação ao método de
resfriamento utilizado pela família Fedalto, conforme citado no capítulo 1.2.
Tendo em vista a necessidade da modelagem de cenários para melhor
embasamento foram desenvolvidas equações diferenciais para simular as trocas
térmicas que ocorrem no processo de resfriamento do suco, com auxílio do software
Polymath Professional.
Como base para a modelagem dos cenários utiliza-se o balanço de energia,
ou seja, a exposição sistemática dos fluxos de energia e transformações de energia
no sistema. Neste caso o balanço de energia será utilizado para a representação
gráfica do sistema e confirmação do método utilizado comparando-o aos dados
obtidos no experimento. Na Figura 13 pode-se observar três pontos, o número 1
indica o suco, o número 2 a água e o número 3 indica o ar, o primeiro balanço de
energia é feito entre o suco e a água, ou seja, entre 1 e 2, o outro balanço de
energia é entre a água e o ar, logo, 2 e 3.
FIGURA 12 - DEMONSTRATIVO DOS SISTEMAS DE TROCA TÉRMICA.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
30
O balanço de energia que caracteriza o sistema 1-2 está descrito na
equação 1 já em função da derivada da temperatura do suco em função do tempo,
esta derivada indica o decréscimo da temperatura durante o resfriamento:
𝒅𝑻(𝒔𝒖𝒄𝒐)
𝒅𝒕=
𝑼𝟏 ∗ 𝑨𝟏
(𝑪𝒑(𝒔𝒖𝒄𝒐) ∗ 𝝆(𝒔𝒖𝒄𝒐) ∗ 𝑽𝟏) ∗ (𝑻(á𝒈𝒖𝒂) − 𝑻(𝒔𝒖𝒄𝒐)) (1)
Onde:
U1= coeficiente global de troca térmica entre 1 e 2
A1= área total de contato entre 1 e 2 (área externa do litro)
T(água)= temperatura da água
T(s)= temperatura do suco
ρ(s)= massa específica do suco
V1= volume de suco no recipiente 1
Cp(s)= capacidade calorífica do suco
dTsuco/dt= derivada da temperatura do suco em função do tempo
Para o balanço de energia entre 2 e 3, ou seja, entre a água e o ar, obteve-
se a equação (2) a seguir, esta também já em função da derivada da temperatura da
água em função do tempo, ou seja, indicando a elevação da temperatura da água
enquanto resfria o suco:
𝒅𝑻(á𝒈𝒖𝒂)
𝒅𝒕= (
𝑼𝟏 ∗ 𝑨𝟏
(𝑪𝒑(𝒔) ∗ 𝝆(𝒔) ∗ 𝑽𝟐) ∗ (𝑻(𝒔) − 𝑻(á𝒈𝒖𝒂)))
+ (𝑼𝟐 ∗ 𝑨𝟐
(𝑪𝒑(á𝒈𝒖𝒂) ∗ 𝝆(á𝒈𝒖𝒂) ∗ 𝑽𝟐) ∗ (𝑻(𝒂𝒓) − 𝑻(á𝒈𝒖𝒂))) (2)
Onde:
U1= coeficiente global de troca térmica entre 1 e 2
A1= área total de contato entre 1 e 2
U2= coeficiente global de troca térmica entre 2 e 3
31
A2= área total de contato entre 2 e 3
T(ar)= temperatura do ar
T(água)= temperatura da água
T(s)= temperatura do suco
ρ(água)= massa específica da água
V2= volume de água no recipiente 2
dTágua/dt= derivada da temperatura da água em função do tempo
Para obter o resultado da equação 1 tem-se que encontrar primeiramente o
coeficiente global de troca térmica entre o litro e a água (U1), ou seja, a combinação
das resistências térmicas no percurso do fluxo do calor neste caso do suco para a
água. Este coeficiente se dá através da equação:
(3)
Onde:
Ai= Área de contato interna do litro
Aln= Área média logarítmica do litro
Ae= Área de contato externa do litro
hi= Coeficiente convectivo interno
he= Coeficiente convectivo externo
Kl= Coeficiente condutivo do litro
Para obter o valor de U1 necessita-se encontrar o valor do coeficiente
convectivo interno e externo do litro. No caso do coeficiente convectivo interno
utiliza-se o método para convecção livre que é definido pela equação:
ℎ𝑖𝐿 = ((0,59 ∗ (Gr ∗ Pr )
1
4) ∗ Kágua
Ll) (4)
32
Onde:
hiL = Coeficiente convectivo interno do litro
Gr= número de Grashof
Kágua= Coeficiente condutivo da água
Ll= Comprimento do litro
Pr= Número de Prandtl
Já o coeficiente convectivo externo do litro é definido pelo método de
convecção forçada sobre feixe de tubos. Que se resume na seguinte equação:
ℎ𝑒𝐿 = ((Nu ∗ Kágua)
𝐷𝐿) (5)
Onde:
heL = Coeficiente convectivo externo do litro
Nu = Número de Nusset
Kágua = Coeficiente condutivo da água
DL = Diâmetro do litro
Aplicando os valores nas equações 4 e 5 temos o resultado de hiL e heL
respectivamente:
ℎ𝑖𝐿 = 744,2 𝑊
𝑚2°𝐶
ℎ𝑒𝐿 = 434,32 𝑊
𝑚2°𝐶
Sabendo-se os valores do coeficiente convectivo interno do litro e do
coeficiente convectivo externo do litro pode-se encontrar o coeficiente global de
troca térmica entre o litro e a água aplicando os valores na equação 3, obtendo
assim:
33
𝑈1 = 150,13 𝑊
𝑚2°𝐶
Já o valor do coeficiente global de troca térmica entre os sistemas 2 e 3, ou
seja, U2 tem um valor para cada cenário proposto.
4.1 CÁLCULO COM CONVECÇÃO LIVRE
Para cálculos posteriores necessita-se saber como é o comportamento do
resfriamento do suco sem nenhum equipamento para dissipação do calor da água,
ou seja, como é o processo atualmente. A convecção que ocorre no processo atual
é a convecção livre, já que não há passagem consideravelmente forçada de ar e
nem de água no sistema, assim, para o cálculo do coeficiente convectivo interno e
externo do litro utiliza-se a equação 5, e para o cálculo do coeficiente convectivo
interno e externo do reservatório tem-se a seguinte equação:
h = ((0,59 ∗ (𝐺𝑟 ∗ Pr )
1
4) ∗ 𝐾
Lr)
Assim, aplicando os resultados nas equações 5 e 6 obtêm-se os valores dos
coeficientes interno e externo do litro (hiL e heL) e os coeficientes interno e externo
do reservatório (hiR e heR):
ℎ𝑖𝐿 = 744,2 𝑊
𝑚2°𝐶
ℎ𝑒𝑙 = 541,6 𝑊
𝑚2°𝐶
ℎ𝑖𝑅 = 329𝑊
𝑚2°𝐶
ℎ𝑒𝑅 = 2 𝑊
𝑚2°𝐶
(6)
34
Com esses dados obtêm-se o valor do coeficiente global de troca térmica do
sistema 1>2 e do sistema 2>3 descritos anteriormente e demonstrados na figura 12
utilizando a equação 3, ambos com convecção livre, logo:
𝑈1𝑒 = 145,6 𝑊
𝑚2°𝐶
Com estes valores pode-se então, com auxilio do software Polymath plotar
um gráfico com a curva de temperatura da água e do suco em função do tempo.
4.2 O PROCESSO POR BATELADAS
O processo de resfriamento do suco é realizado por bateladas, ou seja, são
inseridos no reservatório para o resfriamento em média 10 garrafas de suco por vez,
sendo o reservatório recarregado com mais 10 garrafas após o resfriamento da
quantidade inserida anteriormente. Foi simulado o processo atual de resfriamento
(sem equipamento de resfriamento da água) utilizando as equações 1 e 2 e com o
auxílio do software Polymath, iniciou-se a simulação na primeira batelada com a
água a 21ºC e o suco a 85ºC, e após 6 minutos a água atingiu 31,2ºC e o suco
33,4ºC, logo, no inicio da segunda batelada, a água está com 31,2ºC e o suco a
85ºC terminando a segunda batelada com a água à uma temperatura de 39,7ºC e o
suco a 41,6ºC. Assim pode-se observar na Figura 13 o gráfico mostrando o
comportamento da temperatura da água e da temperatura do suco de uva em 5
bateladas sucessivas.
35
FIGURA 13 - GRÁFICO DA TEMPERATURA DO SUCO E DA ÁGUA EM 5 BATELADAS
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
Observa-se que a temperatura da água se eleva a cada batelada resultando
em um resfriamento extremamente ineficiente do suco, no sistema atual só é
possível manter a temperatura da água em níveis baixos se fizer a substituição da
mesma, acarretando assim um alto consumo de água. Comprova-se então a
necessidade de um equipamento de resfriamento para a água, a fim de evitar este
36
consumo elevado e de controlar com mais exatidão o resfriamento do suco, logo
resultando em uma produção mais eficiente e em um produto de melhor qualidade.
4.3 METODOLOGIA DE CÁLCULO PARA OS CENÁRIOS
Para o desenvolvimento dos cenários são utilizados sistemas de equações
diferenciais para realização da modelagem matemática assim como descrito
anteriormente. Cada cenário tem sua equação específica baseada nas equações 1 e
2 que mostra o comportamento da temperatura da água e do suco em função do
tempo. Os cenários a serem analisados serão descritos a seguir.
4.3.1 Reservatório aletado.
Sabendo que a área de troca térmica é diretamente ligada a capacidade de
troca de calor e que as aletas têm como objetivo maximizar a transferência de calor
entre fluidos aumentando a área de troca térmica entre os mesmos, observou-se a
possibilidade de inseri-las no lado externo do próprio reservatório de água onde os
litros de suco são acomodados para o resfriamento (Figura 14), fazendo assim com
que o calor proveniente da água seja melhor dissipado no ar através desse aumento
da área de troca. Esta troca térmica será maximizada também com o aumento da
velocidade do ar que passa pelas aletas empregando no sistema um ventilador.
Também é considerado o fato de ser economicamente mais viável, por não
necessitar de bomba e nem de um equipamento específico para ocorrer a troca
térmica. Para analisar a viabilidade da ideia foram desenvolvidas as seguintes
equações:
𝑑(𝑇𝑠𝑢𝑐𝑜)
𝑑(𝑡)=
𝑈1 ∗ 𝐴1
(𝐶𝑝(𝑠𝑢𝑐𝑜) ∗ 𝜌(𝑠𝑢𝑐𝑜) ∗ 𝑉1) ∗ (𝑇(á𝑔𝑢𝑎) − 𝑇(𝑠𝑢𝑐𝑜))
(7)
37
d(Tágua)
d(t)= (
U1 ∗ A1
(Cp(água) ∗ ρ(água) ∗ V2) ∗ (T(água) − T(suco)))
+ (𝑈2 ∗ 𝐴2
(𝐶𝑝(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝜌(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝑉2) ∗ (𝑇(𝑎𝑟) − 𝑇(á𝑔𝑢𝑎)))
+ ((tanh(𝑚 ∗ 𝐿) ∗ 𝐾 ∗ 𝐴 ∗ 𝑚 ∗ 𝑁𝑎 ∗ (𝑇(𝑎𝑟) − 𝑇(á𝑔𝑢𝑎)))
𝐶𝑝(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝜌(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝑉2)
Onde:
U1 = Coeficiente global sistema 1>2
A1 = Área de contato do litro
U2 = Coeficiente global sistema 2>3
A2 = Área do reservatório
Cp = Calor específico
ρ = Massa específica
V2 = Volume do reservatório
tanh = Tangente hiperbólica
m² = P*h/K*A
L = Comprimento da aleta
K = Coeficiente condutivo da aleta
Na = Número de aletas
T(ar) = Temperatura do ar
T(água) = Temperatura da água
T(suco) = Temperatura do suco
Coeficiente Global de Troca Térmica (U2a) para reservatório aletado 4.3.1.1
Para obtenção do valor de U2a é necessário encontrar também o coeficiente
convectivo interno e externo, neste caso do reservatório. Primeiro encontra-se o
coeficiente convectivo interno do reservatório que é denominado hiR pelo método de
convecção forçada sobre uma placa, que é demonstrada pela equação 9:
(8)
38
ℎ = ((0.664 ∗ 𝑃𝑟
1
3 ) ∗ 𝑅𝑒
1
2 ∗ 𝐾
Lr)
Onde:
Pr = Número de Prandtl
Re = Número de Reynolds
K = Coeficiente condutivo do fluido
Lr = Comprimento do reservatório
Os números de Prandtl e Reynolds e o valor do coeficiente condutivo são
determinados conforme a temperatura do fluido analisado e o seu regime de
escoamento, logo, para o coeficiente convectivo interno do reservatório (hiR) o fluido
analisado é a água. Para o cálculo do coeficiente convectivo externo do reservatório
denominado heR utiliza-se a mesma equação 8, porém, mudando-se os valores
para o fluido ar. Logo se obtém os resultados de hiR e heR respectivamente:
ℎ𝑖𝑅 = 72,2𝑊
𝑚2º𝐶
ℎ𝑒𝑅 = 27,2𝑊
𝑚2º𝐶
Com os valores do coeficiente convectivo interno e externo aplica-se a
equação 3 para obtenção do valor de U2a, logo:
𝑈2𝑎 = 19,7𝑊
𝑚2º𝐶
Um esboço do reservatório aletado é representado conforme figura 14 a seguir:
(9)
39
FIGURA 14 - RESERVATÓRIO ALETADO
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
4.3.2 Trocador de calor e Torre de resfriamento
Nos cenários a seguir, serão observados o do trocador de calor e a torre de
resfriamento. Ambos foram dispostos em um mesmo sub capítulo por
compartilharem do mesmo sistema de equações para modelagem matemática. Uma
das equações utilizadas no sistema é a equação 7, que é comum a todos os
cenários e a equação 10, que modela o comportamento da temperatura da água no
cenário trocador de calor e torre de resfriamento:
𝑑(𝑇á𝑔𝑢𝑎)
𝑑(𝑡)= (
U1 ∗ A1
(Cp(água) ∗ ρ(água) ∗ V2) ∗ (T(suco) − T(água)))
+ (𝑈2 ∗ 𝐴2
(𝐶𝑝(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝜌(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝑉2) ∗ (𝑇(𝑎𝑟) − 𝑇(á𝑔𝑢𝑎)))
+ (𝑚 ∗ 𝐶𝑝(á𝑔𝑢𝑎) ∗ (𝑇(𝑜𝑢𝑡) − 𝑇(á𝑔𝑢𝑎))
𝐶𝑝(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝜌(á𝑔𝑢𝑎) ∗ 𝑉2)
(10)
40
Coeficiente Global de Troca Térmica (U2b) para trocador de calor 4.3.2.1
Para encontrar o valor de U2b considera-se um trocador com tubos de seção
circular de meia polegada com diâmetro interno de 0,0109m. O primeiro passo é
encontrar o valor do coeficiente convectivo interno do tubo, que se dá pela equação
11.
ℎ𝑖𝑇 = ((Nu ∗ Kágua)
𝐷𝑖𝑇) (11)
Onde:
hiT = Coeficiente convectivo interno do tubo
Nu = Número de Nusset
K água = Coeficiente condutivo da água
DiT = Diâmetro interno do tubo
O próximo passo é calcular o coeficiente convectivo externo do tubo do
trocador de calor denominado heT pelo método de convecção forçada sobre um
cilindro que se caracteriza com a seguinte equação:
ℎ𝑒𝑇 = (Nu ∗ Kar
𝐷𝑒𝑇) (12)
Onde:
heT = Coeficiente convectivo externo do tubo
Nu = Número de Nusset
Kar = Coeficiente condutivo do ar
DeT = Diâmetro externo do tubo
41
Aplicando os valores nas equações 11 e 12 obtém-se os valores de hiT e
heT, logo:
ℎ𝑖𝑇 = 21640 𝑊
𝑚2°𝐶
ℎ𝑒𝑇 = 324,5 𝑊
𝑚2°𝐶
Com os valores dos coeficientes convectivos interno e externo do tubo
obtém-se através da equação 3 o coeficiente global de troca térmica do trocador de
calor U2b:
𝑈2𝑏 = 318,93 𝑊
𝑚2°𝐶
Para o valor do coeficiente global de troca térmica da torre de resfriamento
U2c, considera-se o valor entre água e gases que se encontra no quadro 4, pois o
cálculo para obtenção do coeficiente global de troca térmica na torre de resfriamento
envolve transferência de massa, conteúdo não abordado na grade do curso.
42
QUADRO 4 - COEFICIENTE GLOBAL DE TROCA TÉRMICA
FONTE: BEJAN – TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Portanto, com base no quadro 4 tem-se :
𝑈2𝑐 = 250𝑊
𝑚2º𝐶
Na figura 15 pode-se observar um croqui do trocador de calor já acoplado ao
reservatório de água.
43
FIGURA 15 - TROCADOR DE CALOR
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
Na figura 16 observa-se o croqui da torre de resfriamento juntamente com o
reservatório de água.
FIGURA 16 - TORRE DE RESFRIAMENTO
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
44
4.4 MÉTODO EXPERIMENTAL PARA VALIDAÇÃO DO MODELO
Foram realizados testes de resfriamento em duas amostras de suco, sendo
que a primeira amostra foi submetida a um resfriamento espontâneo, ou seja, ao ar
livre. A segunda amostra sofreu um resfriamento forçado, onde o litro de suco foi
submerso em água à 21ºC conforme figura 8.
FIGURA 17 - CONTROLE DA QUEDA DE TEMPERATURA
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: foto tirada em 09 de Maio de 2015.
Os testes têm como objetivo indicar os parâmetros que sofreram alteração, e
que influenciam diretamente na qualidade do suco, conforme mostrado no Quadro 1
da página 12, e também como base empírica para os cálculos. Para a realização
dos testes foram utilizados um recipiente com água à 21ºC (Figura 18) para a
imersão do litro contendo suco à temperatura de 85ºC, um termômetro de vareta e
um termômetro a laser (Figura 19).
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: fotos tiradas em 09 de Maio de 2015.
FIGURA 18 - RECIPIENTE COM ÁGUA FIGURA 19 - TERMÔMETROS
45
Na primeira parte do teste o suco foi aquecido até 85ºC e envasado no
recipiente de vidro, sendo este submerso de modo que somente a boca do mesmo
ficasse fora da água para permitir a introdução do termômetro no litro, a fim de fazer
a leitura da temperatura do suco conforme figura 17, com isto obteve-se a relação de
tempo x temperatura para o resfriamento conforme quadro 5, que também foi
utilizada como base para realizar o segundo experimento nos sucos enviados à
análise, onde foi controlado somente o tempo de imersão do litro no recipiente com
água (Figura 20), pois após o envase o litro de suco deve ser lacrado
imediatamente, assim impedindo contaminação por microrganismos conforme
explicado no capítulo 2.
QUADRO 5 - RELAÇÃO TEMPO/ TEMPERATURA DE RESFRIAMENTO DO SUCO (RESFRIAMENTO FORÇADO EM AGUA A 20°C).
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
No quadro 5 consta a relação de tempo x temperatura de resfriamento do
suco realizado na água a temperatura de 21°C. Observa-se que no teste o frasco do
suco atingiu a temperatura de 40°C com pouco mais de 6 minutos. A esta
temperatura já é possível realizar o constante manuseio dos frascos, o que
Tempo em minutos Temperatura em °C
0’ 85°C
1' 74°C
1'30" 71°C
2' 67°C
2'30" 63°C
3' 60°C
3':30" 55°C
4' 53°C
4'30" 50°C
5' 47°C
5'30" 45°C
6' 42°C
46
possibilita com que o produtor consiga dar sequência no processo, como colagem
de rótulos e armazenamento. A temperatura da água foi medida em dois momentos,
na metade do experimento, ou seja, com 3 minutos e no final do resfriamento do
suco, com 3 minutos a medida coletada foi de 31ºC e ao final com 6 minutos foi de
29ºC.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: foto tirada em 09 de Maio de 2015.
Frascos enviados a análise (Figura 21), à esquerda frasco 1 que sofreu
resfriamento espontâneo, à direita frasco 2 que sofreu resfriamento forçado.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR - NOTA: foto tirada em 09 de Maio de 2015.
FIGURA 20 - EXPERIMENTO 2.
FIGURA 21 - FRASCOS ENVIADOS A ANÁLISE.
1 2
47
4.4.1 Resultado das análises
As amostras de suco foram enviadas para o Laboratório ALAC Ltda para
analisar os parâmetros de qualidade do suco, conforme Quadro 7. Com a obtenção
dos resultados, é possível observar a diferença no nível de acidez entre as
amostras.
QUADRO 6 - RESULTADO DA ANÁLISE DA AMOSTRA 1 (RESFRIAMENTO ESPONTÂNEO) –
Apêndice A
DESCRIÇÃO DO ENSAIO RESULTADO UNIDADE
Acidez total em ácido tartárico 0,73 g/100ml
Acidez volátil em ácido acético 0,022 g/100ml
Açúcar total 78,29 g/100ml
ºBrix (sólidos solúveis) 9,5 à 20ºC
Densidade 1,0383 à 20ºC
Exame organoléptico NORMAL -
Rátio: relação sólidos solúveis (ºBrix/acidez) 13 -
FONTE: LABORATÓRIO ALAC
QUADRO 7 - RESULTADO DA ANÁLISE DA AMOSTRA 2 (RESFRIAMENTO FORÇADO) – Apêndice B
DESCRIÇÃO DO ENSAIO RESULTADO UNIDADE
Acidez total em ácido tartárico 0,67 g/100ml
Acidez volátil em ácido acético 0,024 g/100ml
Açúcar total 6,4 g/100ml
ºBrix (sólidos solúveis) 8,00 à 20ºC
Densidade 1,0328 à 20ºC
Exame organoléptico NORMAL -
Rátio: relação sólidos solúveis (ºBrix/acidez) 11,9 -
FONTE: LABORATÓRIO ALAC
Pode-se observar que as amostras sofreram alteração nos níveis de acidez,
o que influencia na qualidade / aroma do suco.
48
4.4.2 Resultado do experimento
Com os dados do experimento e da modelagem matemática é possível
cruzar os resultados práticos com os teóricos, para assim validar o sistema
matemático utilizado para a modelagem dos cenários. Na figura 22 a seguir,
observa-se o cruzamento destes dados, sendo os pontos em vermelho os dados do
teste prático retirado do quadro 5, a linha em lilás a temperatura do suco e a linha
em verde a temperatura da água, estas geradas a partir das equações 1 e 2 com os
dados encontrados anteriormente (cap. 4.1).
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
Observa-se que a diferença entre os resultados teóricos e experimentais é
muito pequena, validando assim, o modelo matemático empregado no projeto.
FIGURA 22 - GRÁFICO: EXPERIMENTO X MODELO MATEMÁTICO
49
5 RESULTADOS
5.1 MODELAGEM DO RESERVATÓRIO ALETADO
Aplicando estas equações com os devidos dados de entrada no software
Polymath (Apêndice C), pode-se plotar um gráfico que mostra as linhas de
temperatura da água (verde) e do suco (azul), vale ressaltar que foi considerado o
número de aletas igual a 50, por ser um número possível de instalar no reservatório.
A seguir pode-se analisar a modelagem gráfica realizada para o cenário do
reservatório aletado.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
Observa-se que no final da primeira batelada a água se encontra à
aproximadamente 32ºC, significando que na segunda batelada o resfriamento do
suco não será eficiente pela água já estar em uma temperatura mais elevada como
comentado no processo por bateladas, isso caracteriza que as aletas são
insuficientes para retirar o calor da água.
FIGURA 23 - TEMPERATURA SUCO X ÁGUA - RESERVATÓRIO ALETADO
50
5.2 MODELAGEM PARA O TROCADOR DE CALOR
A partir das equações 1 e 10 é gerado o gráfico a seguir, simulando o
sistema de resfriamento da água com um trocador de calor, assim como é mostrado
na figura 15.
FIGURA 24 - TEMPERATURA SUCO X ÁGUA – TROCADOR DE CALOR
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
Observa-se que a água estabiliza-se em 26ºC já na primeira batelada,
proporcionando assim uma temperatura aceitável para o processo de resfriamento
do suco. Porém, para o desenvolvimento da modelagem foi considerado a
temperatura do ar ambiente à 23ºC, por isso o bom resultado da modelagem.
Porém, quando a operação ocorrer em um dia com temperatura mais
elevada, próxima dos 30ºC, por exemplo, o ar não conseguirá retirar a taxa de calor
necessária para o resfriamento correto da água, pois este tipo de equipamento
realiza uma troca térmica por calor sensível, ou seja, a diferença de temperatura
entre os fluidos proporciona o resfriamento, o que limita a troca térmica caso esta
diferença seja baixa. Tal situação pode ser desprezada quando o equipamento esta
instalado em ambientes climatizados, caso que não ocorre na operação do cliente
em questão. Assim, a opção de empregar o trocador de calor não é suficiente.
51
5.3 MODELAGEM PARA A TORRE DE RESFRIAMENTO
Para realizar a modelagem do cenário da torre de resfriamento são utilizadas
as mesmas equações da modelagem do trocador de calor, ou seja, as equações 1 e
10, logo temos a temperatura da água e do suco se comportando como na figura 24
mostrada na página 50. Nesta modelagem também se encontra um dado
importantíssimo para o projeto, a vazão de água que o sistema deve operar para
atender a curva de temperatura desejada, o valor da vazão de água ficou em 2 m³/h.
Mesmo em dias quentes a torre de resfriamento permite o resfriamento da água por
retirar o calor através de calor latente, além do calor pelicular, assim como foi
explicado no capitulo 2.6. Portanto após as modelagens dos cenários percebe-se
que a opção de emprego da torre de resfriamento é a mais cabível para o projeto.
52
6 DIMENSIONAMENTO
Para o dimensionamento do equipamento torre de resfriamento, será
utilizado como base a Teoria dos Modelos.
A Teoria dos Modelos depende de diversos critérios de semelhança. A Semelhança geométrica existe quando todas as dimensões correspondentes de duas figuras geométricas guardam entre si uma razão constante. A semelhança cinemática existe em sistemas geometricamente semelhantes, e de dimensões diferentes, quando todas as velocidades, em posições correspondentes, guardam entre si uma razão constante. A semelhança deve existir, sem o que não se podem ter as partes correspondentes. A semelhança dinâmica existe em sistemas geometricamente semelhantes de dois modelos quando todas as forças, em posições correspondentes, guardam entre si uma razão constante. A Teoria dos Modelos pode ser enunciada da seguinte forma: quando dois modelos são geométrica, cinemática e dinamicamente semelhantes, todas as velocidades e forças estão numa razão constante em todas as posições correspondentes. (FOUST, 1982).
Para a escolha da dimensão da torre de resfriamento tem-se como base o
Benchmarking realizado. Utilizando o modelo 5 (8/3 SGC-II) de torre de
resfriamento, conforme mostrado no Benchmarking e que opera com os seguintes
valores demonstrados no quadro a seguir.
QUADRO 8 - DADOS DA TORRE DE RESFRIAMENTO N° 5
Vazão de água 5 M³/h
Temperatura água quente 36 ºC
Temperatura água fria 26 ºC
Diâmetro ventilador 530 mm
Rotação do ventilador 1750 RPM
Dimensões 0,94x0,94x2,58 mm
FONTE: http://www.alpinaequipamentos.com.br/
Os dados de operação e construção do modelo selecionado foram tomados
como base para realizar o dimensionamento da torre de resfriamento proposta.
Conforme mencionado anteriormente existe uma razão constante nos equipamentos
com semelhança geométrica, cinética e dinâmica denominada Teoria dos Modelos.
53
Sendo assim, para atender as exigências do projeto como vazão de água do
sistema realiza-se o cálculo proporcional das especificações da torre de resfriamento
selecionada e dividindo-os pela metade os valores de vazão da água e dimensões
da torre, assim chegando a vazão de água para o resfriamento do suco próxima da
necessária conforme citado no capítulo 5. Logo, obtêm-se as dimensões da torre de
resfriamento a ser construída.
QUADRO 9 - DADOS DA TORRE A SER CONSTRUÍDA
Vazão de água 2,5 M³/h
Temperatura água quente 36 ºC
Temperatura água fria 26 ºC
Diâmetro ventilador 530 mm
Rotação do ventilador 1750 RPM
Dimensões da torre 0,47 x 0,47 x 1,29 mm
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
54
6.1 CONSTRUÇÃO E MONTAGEM DO PROTÓTIPO.
Alguns componentes foram adquiridos no comércio, tais como, exaustor e
bomba da água, os itens foram comprados conforme dimensionamento do projeto.
No quadro 10 podem ser observados os dados da bomba d’água adquirida (figura
25), outras peças foram confeccionadas especificamente para o equipamento, sendo
eles, a base inferior e superior da torre, reservatório de água, recheio da torre,
chuveiro de distribuição de água, grade de suporte do recheio da torre e
subconjuntos, conforme figuras a seguir.
QUADRO 10 - ESPECIFICAÇÕES DA BOMBA D’ÁGUA
Bomba d’água- Ferrari
Diametro recalque/
sucção
Potência Vazão Altura Manométrica
(máx)
1” 1/2 Cv 2,4 m³/h 35 mca
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
FONTE: http://www.agrotama.com.br/
FIGURA 25 - BOMBA D’ÁGUA
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FIGURA 26 - EXAUSTOR
FONTE: http://www.agrotama.com.br/
QUADRO 11 - ESPECIFICAÇÕES DO EXAUSTOR
Exaustor – Venti-Delta
Diâmetro Potência Rotação Vazão
50 cm 1/3 Cv 1.550 rpm 6.500 m³/h
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
A figura 27 mostra o reservatório de água onde serão acomodados os litros
de suco para que sejam resfriados após o envase.
FIGURA 27 - RESERVATÓRIO DE ÁGUA
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FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
Na figura 28 observa-se a base da torre de resfriamento construída com os
recortes na parte inferior para a entrada do ar.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
A figura 29 mostra a parte superior da torre de resfriamento com o duto para
instalação do exaustor de ar na parte superior.
FIGURA 29 - BASE SUPERIOR DA TORRE
FIGURA 28 - BASE INFERIOR DA TORRE
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FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
FIGURA 31 - BORRIFADOR DE ÁGUA EM FUNCIONAMENTO
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
As figuras 30 e 31 mostram o borrifador (chuveiro), que tem como finalidade
aspergir a água na parte superior interna da torre para que a água então entre em
contato com o ar durante a sua queda. Esta peça é construída em tubos de PVC de
¾ de polegada, com vários orifícios na parte inferior para saída da água, conforme
figura 30, que mostra o borrifador em funcionamento.
FIGURA 30 - BORRIFADOR DE ÁGUA
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FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
Na figura 32 observa-se a grade que serve de suporte para o recheio da torre.
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
O recheio da torre mostrado na figura 33 é constituído de tubos corrugados de
75 mm de diâmetro, foi escolhido este material para fazer o recheio da torre
justamente pelas ondulações do tubo proporcionarem uma área de passagem da
água maior, potencializando a troca térmica entre a água e o ar.
FIGURA 32 - GRADE DE SUPORTE DO RECHEIO
FIGURA 33 - RECHEIO DA TORRE
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FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
FIGURA 35 - TORRE DE RESFRIAMENTO COMPLETA
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
A figura 34 mostra a parte inferior e superior da torre já unidas com o recheio
no interior da torre. Também pode-se observar a entrada de água na parte superior
direita da torre.
FIGURA 34 - SUBCONJUNTO BASE DA TORRE E RECHEIO
60
6.2 CUSTO DO PROJETO
A construção do protótipo necessitou de um investimento relativamente
baixo em comparação a equipamentos semelhantes disponíveis no mercado, no
quadro 12, a seguir, pode-se observar todos os itens que compõem o equipamento
e seu respectivo valor.
QUADRO 12 - CUSTO DO EQUIPAMENTO
ITEM VALOR (R$)
Bomba d’água 258,00
Exaustor 192,00
Reservatório 142,00
Recheio da torre (tubo corrugado Ø 7,5cm) 130,00
Mangueiras de água (3/4”) 28,00
Cano PVC (1”1/2) + Conexões 50,00
Estrutura da torre 125,00
Controle eletrônico (display, sensores, reles) 120,00
TOTAL 1045,00
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR
O equipamento completo construído, ou seja, contendo bomba d’água,
tubulações, torres de resfriamento, reservatório e o sistema eletrônico de controle de
acionamento do sistema, custaram quase 1/3 do valor do equipamento mais barato
do quadro 2 mostrado no capitulo 3, e que não acompanha os equipamentos
periféricos, sendo este constituído somente da torre de resfriamento.
61
6.3 TESTE DO PROTÓTIPO
Após a montagem do equipamento deu-se início aos testes. Para tal
finalidade a água do reservatório foi aquecida a aproximadamente 39ºC conforme
mostra a Figura 35, e então foram ligados manualmente bomba e ventilador. A partir
daí foi monitorado o tempo e a temperatura da água na saída da torre e no
reservatório. Após 6 minutos de operação a água já se encontrava à 24ºC na saída
da torre como mostra a Figura 36.
FIGURA 36 - TEMPERATURA DA ÁGUA NO RESERVATÓRIO
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
FIGURA 37 - TEMPERATURA DA ÁGUA NA SAÍDA DA TORRE
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
62
Posteriormente foi implementado para acionamento da bomba da água,
exaustor e monitoramento da temperatura um sensor e um visor lcd, que são
controlados através de uma placa microcontrolada denominada Arduíno (Figura 38),
nela foram inseridos através de programação os inputs para acionamento do
sistema, como temperatura de acionamento e desligamento da bomba d’ água e do
exaustor.
Tendo em vista que na aplicação real do equipamento a temperatura em que
o mesmo será acionado será de cerca de 35ºC, conclui-se que o equipamento
atenderá as necessidades exigidas para o projeto desenvolvido neste trabalho.
FIGURA 38 - ARDUINO
https FONTE://www.arduino.cc/
FIGURA 39 - VISOR LCD
FONTE: O PRÓPRIO AUTOR. Nota: foto tirada em 7 Novembro 2015.
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CONCLUSÃO
O trabalho de um engenheiro é, basicamente solucionar problemas da melhor
forma possível, analisando todos os fatores envolvidos e as possibilidades de
solução para tal problema. No projeto desenvolvido foram observados diversos
fatores cruciais para as tomadas de decisão, assim como o desenvolvimento de
modelagens para cada possível solução, analisando e comprovando as limitações
de cada equipamento e chegando a uma conclusão sólida de um equipamento que
atenda as necessidades conhecidas desde o início do projeto. Assim, com o
embasamento teórico e com desenvolvimento de uma modelagem matemática para
validação das propostas chega-se ao resultado de que o equipamento que melhor
atende as necessidades do cliente e parâmetros do projeto é a torre de resfriamento,
esta, pelo fato de realizar a troca térmica por calor latente, não se limita como ocorre
com o radiador, que necessita da diferença de temperatura entre os fluídos para
realizar a troca de calor, tendo em vista que o ambiente onde o equipamento irá
operar não é climatizado. A torre de resfriamento, por sua vez, traz a solução para
os problemas de produção descritos no inicio do trabalho, além de um custo de
construção relativamente baixo, sendo assim aplicado com êxito na produção de
suco de uva artesanal da família Fedalto.
64
REFERÊNCIAS
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CHENG, L.C. QFD: Planejamento da Qualidade. Belo Horizonte, Fundação Cristiano Ottoni, Escola de Engenharia da UFMG, 1995.
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RIBEIRO, M. A. Automação Industrial 4ª Edição. Salvador: Tek Treinamento &
Consultoria Ltda, 2001.
RIZZON, L. A. LINK, M. Composição do suco de uva caseiro de diferentes cultivares. Ciência Rural, Santa Maria, v. 36, n. 2, p.689-692, mar-abr, 2006.
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UVIBRA - União Brasileira de Vitivinicultura. Suco de uva na merenda escolar. 2009. Disponível em: <http://www.uvibra.com.br/noticias_merenda.htm>. Acesso em: 20 março2015.
66
APÊNDICES
Apêndice A
67
Apêndice B
68
Apêndice C - Dados de entrada e equações para cálculo do reservatório aletado no Software Polymath
Apêndice D – Dados de entrada e equações para cálculo do Trocador de calor e
torre de resfriamento no Software Polymath.
69
Apêndice E - Dados de entrada e equações para calculo do sistema com convecção
livre no Software Polymath
70
Apêndice D – FMEA DESING
71
Apêndice E – Parte inferior da torre de resfriamento
72
Apêndice F – Parte superior da torre de resfriamento
73
Apêndice G – Grade de sustentação do recheio da torre de resfriamento
74
Apêndice H – Perfil de sustentação da grade do recheio da torre de resfriamento
75
Apêndice I – tubo corrugado – recheio da torre de resfriamento
76
Apêndice J – Borrifador de água da torre de resfriamento
77
Apêndice K – Reservatório de água
78
Apêndice L – Montagem – parte inferior da torre + recheio
79
Apêndice M – Montagem completa torre de resfriamento
80
Apêndice N – Representação da torre de resfriamento, bomba d’água e reservatório
com as garrafas. (tubulações de entrada e saída da bomba não foram contempladas
no desenho).