Como fuciona a câmara frigorifica?

Tanto a refrigeração industrial como o ar condicionado, baseiam-se no mesmo mecanismo: arrefecimento de uma substância. A instalação frigorífica é composta por compressor, evaporador, ventilador, condensador e componentes de controlo, constituindo partes integrantes dos sistemas.

Não obstante existem diferenças substanciais nos sistemas, nos componentes, nos métodos dos projectos e nas estruturas comerciais, justificando assim estudos separados.

A refrigeração é um processo pelo qual ocorre a redução da temperatura dos fluidos ou corpos em geral, e é utilizada na conservação temporária de mercadoria deteriorável mediante a redução forçada da temperatura. No caso de a temperatura chegar a ser inferior a ponto de congelamento, falamos então de congelação.

A conservação de alimentos divide-se em:

Refrigeração se o alimento for conservado por pouco tempo (0c / +7c). Congelamento, sub-congelamento, liofilização (freeze drying) se o alimento conservado por um longo período.

No sub-congelamento o produto deve alcançar os -18 ºC em menos de quatros horas, no entanto, para o congelamento o produto pode alcançar os -18 ºC em mais de 4 horas. Durante a liofilização o produto é dissecado e seguido de uma evaporação forçada do componente liquido do produto.

Na indústria alimentar a refrigeração é uma das aplicações mais delicadas e complexas, porque os alimentos necessitam de tratamentos em diversas temperaturas da fase de trabalho. A refrigeração diminui a proliferação das bactérias sobre os alimentos: a técnica baseia-se na acção extremamente rápida e intensa do frio que permite preservar intactas as propriedades orgânicas dos alimentos prolongando o tempo de conservação. Tanto os aparelhos projectados e instalados em escala industrial como os de largo consumo, baseia-se no procedimento e técnica padrão. O aparelho frigorífico é só uma parte de um sistema mais completo que permite ao evaporador definir a modificação térmica ideal e portanto a conservação dos alimentos.

Os principais dispositivos para a refrigeração utilizados principalmente na conservação dos alimentos são:

Câmaras frigoríficas Câmaras de conservação Balcões Expositores refrigerados

A duração de conservação da maior parte dos produtos alimentares aumenta de acordo com seu armazenamento em baixa temperatura. Os principais alimentos que necessitam de conservação em baixa temperatura são: carne, peixe, fruta, verdura. Alguns alimentos como carne, peixe, pão, podem ser conservados também mediante o congelamento (temperatura que se compreende entre -20ºC e -30ºC), sem ocorrer substanciais variações.

Em alguns casos a refrigeração pode constituir uma das fases do processo de produção alimentar. Os principais alimentos que incorporam a refrigeração no seu processo são: os queijos, as bebidas (cerveja, vinho e sumos congelados) o pão e café solúvel.

A refrigeração deve ser compreendida como a transferência de calor em excesso de um lugar, para um outro, onde pode ser eliminado sem provocar danos ou desvantagens. O calor é transmitido espontaneamente de um corpo mais quente para um outro com temperatura inferior. O calor pode ser transmitido de três diferentes maneiras:

Por radiação: forma de transmissão de calor por meio das ondas do tipo infravermelho; Por condução: forma de transmissão de calor através dos corpos sólidos, as moléculas do corpo transmite a própria energia térmica do ponto aquecido a todas as outras partes do corpo; Por convecção: forma de transmissão de calor do fluído (líquido ou gás), as moléculas do fluído no estado de agitação térmica migram por diferença de densidade através do ambiente em que o fluído é confinado, gerando movimento as zonas quentes sendo mais leves transportam o calor.

Estas duas últimas maneiras, em particular, são utilizadas quando se projecta unidades industriais.

Esta transferência é efectuada materialmente de um fluído refrigerante que circula dentro de um circuito apropriado, chamado circuito de refrigeração.

Um fluído refrigerante, deve consequentemente ter a propriedade de evaporar a temperatura e pressão reduzida, absorver o calor e ceder este calor que se condensa a uma temperatura e a uma pressão mais elevada. Este procedimento necessita de uma contribuição energética.

Distingue-se a acção do fluído refrigerante no circuito em duas fases:

O fluído refrigerante absorve do ambiente adjacente uma determinada quantidade de calor e passa do estado líquido ao estado de vapor. Esta fase realiza-se a temperatura e pressão reduzida. O fluído refrigerante no estado de vapor cede o calor absorvido num outro ambiente que apresenta condições favoráveis. Em seguida a esta cedência de calor, o fluído refrigerante

retorna ao estado líquido, e recomeça o ciclo descrito.

Na natureza as substâncias têm três estados, sólido, líquido e gasoso.

Adicionando calor a uma substância, mantendo a pressão invariável é possível mudar seu estado de sólido para líquido e de líquido para gasoso, diminuindo a temperatura pode-se obter o processo inverso (de gás para líquido, de líquido para sólido). Além disso, aumentando a pressão à temperatura constante é possível mudar o estado de uma substância de gasoso para líquido e de sólido para líquido, ao diminuí-la obtêm-se o processo inverso. O que determina a diferença de estado das substâncias é a distância relativa entre as moléculas. A água está presente na natureza em tudo e em três estados.

O compressor comprime o fluído refrigerante transformando-o em estado gasoso. No condensador o fluído refrigerante, sob forma de gás, condensa-se e torna-se líquido à alta pressão por dissipação do calor.

3. Subsequentemente, o fluído refrigerante na forma líquida à alta pressão flúi através da válvula de expansão (elemento de regulação). A válvula de expansão é um componente que está localizado entre o condensador e o evaporador e tem a função de efectuar uma forte queda de pressão. Esta válvula satisfaz a duas funções: primeiro permite dosear a quantidade de líquido refrigerante necessário no evaporador e além disso, gera também um diferencial de pressão indispensável à conclusão do ciclo.

O diferencial de pressão é muito importante num ciclo de refrigeração porque causa uma mudança do ponto de ebulição do gás. Sem esta mudança de pressão a refrigeração não aconteceria e o sistema seria apenas um simples recipiente do líquido refrigerante.

O fluído refrigerante na forma líquida ferve imediatamente e evapora, absorvendo calor. Este processo deixa o interior da câmara frigorífica frio. O fluído refrigerante sob forma gasosa é aspirado pelo compressor e o ciclo recomeça.

A relação entre a quantidade de calor criada no condensador e a quantidade de calor consumida no trabalho mecânico, ou seja, as quantidades de energia eléctrica consumidas para o funcionamento do compressor, são chamadas COP (Coefficient Of Performance - coeficiente de eficácia) e depende das temperaturas de condensação e da qualidade intrínseca da máquina. Se a pressão exercida na superfície de um corpo líquido for reduzida, este passará ao estado gasoso mais facilmente, requerendo neste caso uma quantidade menor de calor para evaporar. Por isso uma das primeiras etapas cumpridas no desenvolvimento dos sistemas de refrigeração foi encontrar o fluído cujo ponto de evaporação é mais baixo do que o da água. Esta característica foi encontrada nos chamados "líquidos refrigerantes".

Foi provado em âmbito internacional a nocividade dos CFC e de HCFC, (responsáveis pela destruição da camada de ozono, filtro natural dos raios ultravioletas) ao ponto que o protocolo

de Montreal de 1992 decidiu proibi-los e interromper sua produção. Actualmente utilizam-se os refrigerantes do tipo HFC praticamente inócuos ao meio ambiente e também o amoníaco.

No segmento de refrigeração industrial, provavelmente, o congelamento e a conservação dos alimentos constituem as aplicações mais importantes por existir uma grande atenção voltada à segurança dos alimentos. Em todas as aplicações é fundamental assegurar o controle e a conservação das condições correctas de: Temperatura, Humidade e Velocidade do ar.

Além disso, é necessário calcular com precisão a carga térmica necessária par o produto armazenado. Este sector é diferente do ar condicionado e climatização pelas cargas de refrigeração e as potências em jogo, contudo os procedimentos para a produção do frio são os mesmos.

DESCRIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO CHAPEAMENTO

Construída e montada em termo-painéis, isolamento térmico mais estrutura. Os termo-painéis, consistem de um núcleo de polietileno expandido, revestido por chapas de aço especial, galvanizadas e pré-pintadas que se aderem permanentemente, construindo um painel isolante com propriedades estruturais. A espessura dos referidos painéis é variável em função do isolamento e da resistência estrutural desejada. Os termo-painéis constituem o maior avanço tecnológico obtido dento do setor de refrigeração industrial e comercial nos últimos tempos. São painéis isolantes, pré-fabricados e de grande resistência à passagem de calor, ideais para construção de câmaras frigoríficas desmontáveis e grandes frigoríficos. As inúmeras vantagens sobre o sistema adotado nos frigoríficos convencionais são: montagem, desmontagem e ampliação perfeito isolamento, selagem hermética, tempo de instalação incomparavelmente menor, além de maior aproveitamento do espaço útil. Outrossim, não carecem de pinturas periódicas para conservação, e são 100% mais resistentes às intempéries. Os Termos-paineis tem um com seis camadas, assim distribuidas:

Ø ISOFRIL

Ø CHAPAS DE AÇO

Ø GALVANIZAÇÃO

Ø CROMATIZAÇÃO

Ø PRIMER

Ø PINTURAS DE ACABAMENTO

DESCRIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO QUADRO DE COMANDO

Esta especificação cobre os requisitos mínimos do fornecimento, instalação inspeção e testes dos painéis elétricos e complementos utilizados na sua fabricação de seus componentes fornecidos dentro de uma linha normal de produção, sem inclusão de protótipos e projetos não confirmados no

uso industrial / residência.

ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DOS PAINÉIS ELÉTRICOS

Sua norma básica é alimentar, proteger e comandar os equipamentos do sistema de controle de motores, sendo do tipo armário, com invólucros múltiplos ou individuais com grau de proteção.

Ø IP-54 e testados dentro das normas:

Ø ABNT - NB-3 – instalações elétricas de baixa tensão

Ø ANSI - American national standars institute

Ø NEMA - National eletrical manufactures association

Ø ICE - International eletrotecnical comission o que lhe prescreve alto rigor técnico de construção e em seus ensaios, resultado de pesquisas tecnológicas sempre atuais no campo destinado às Instalações Industriais. Tem como características: compacto, baixo custo, dispensa manutenções freqüentes, prolongamento da vida útil do motor, pintura eletrostática, proteção dos componentes contra poeira e umidade, display digital de temperatura, protegido eletricamente de acordo com diversos modelos de fabricantes e compressores, sistema “pump-down” através do controle de pressão (pressostato alta/baixa, solenóide), alarmes visuais de baixa e alta temperatura, displays para: compressor–ligado, ventilador-ligado, degêlo-ligado, proteção de partida e parada automática do compresso, partida do sistema automático-manual.

O QUADRO ELÉTRICO

O padrão QECF foi desenvolvido exclusivamente para comando e proteção do sistema elétrico de câmaras frigoríficas. De funcionamento simples e eficaz, facilita a manutenção e operação de sua câmara, estando em acordo com as normas mais exigentes do mercado. Através de uma chave seletora, localizada na porta do quadro, define-se sua operação, sendo:

Ø Desliga – procede desligamento do sistema

Ø Ventila – energiza os forçadores de ar que atuam na normalização da temperatura interna câmara através da circulação de ar

Ø Refrigera – a energização dos forçadores, possibilita a ligação do compressor, e em conjunto procedem a refrigeração da câmara, controlados por termômetro e termostato eletrônico de temperatura.

Ø Degelo manual - desliga automaticamente o compressor e os forçadores de ar.

DESCRIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DA UNIDADE QECF

CAIXA em chapa de aço #16 USG, com pintura eletrostática a base de epóxi e tratamento anti-corrosivo, de cor cinza RAL 7032 e placa de montagem laranja RAL 2003, Fabricante: Imebrás.

DISJUNTORES termomagnéticos para proteção individual dos motores e geral, baterias de resistência e circuito de comando contra curto circuito Fabricante: Schneider.

CONTATORES de força para acionamento dos equipamentos atendidos. Fabricante: Schneider.

RELÉ térmico de sobrecarga – para proteção térmica do compressor, sua regulagem varia de acordo com a potência do compressor.Fabricante: Schneider.

CONTROLADOR DE TEMPERATURA – atuando no degelo automático, possibilita ajuste para início e término do degelo e controla o funcionamento do compressor pela temperatura interior da câmara e ajuste do “set-point”, com certificado pela RBC _ imetro.

SINALIZAÇÃO – situado na porta do quadro, indica o estágio selecionado e componente em funcionamento, identificados por este e placas de acrílico em auto-relevo aparafusadas no

quadro. Fabricante: Schneider.Possui régua de bornes para interligações do quadro com os controles como:

Válvula solenóide – recolhe o gás freon, evitando desgaste do compressor na partida; Controle de iluminação interna –através de um fim-de-curso instalado na porta, liga e desliga a lâmpada interna com a abertura e fechamento da porta de acesso, controlando também os forçadores de ar.

Controle de iluminação interna – através de um fim-de-curso instalado na porta, liga e desliga a lâmpada interna com a abertura e fechamento da porta de acesso,controlando também os forçadores de ar.

PORTA FRIGORÍFICA

UNIDADE MECÂNICA

01 Unidade condensadora com ventilação independente, montada sobre base de aço pintado, composto de:

ü Compressor semi-hermético.

ü Condensador de cobre e alumínio.

ü Tanque de líquido.

ü Tubos de cobre de interligações.

ü Válvulas de serviço.

UNIDADE EVAPORATIVA

 

01 Evaporador de ar forçado em gabinete compacto monobloco, em alumínio, com serpentinas de alta eficiência e transferência térmica em tubos de cobre, marca Mipal ou similar (com marca de mesma qualidade).

 

ACESSÓRIOS PARA INTERLIGAÇÕES E INSTRUMENTAÇÕES DOS EQUIPAMENTOS

Válvula termostatica Danfoss , modelo TES com orifício próprio

Filtro secador Danfoss

Visor de liquido com indicador de umidade

Válvula solenóide Danfoss com bobina

Separador de óleo

Acumulador de Sucção

Jogo de conexões de cobre e latão

Tubulação de cobre no diâmetro próprio e extensão de 15 metros para linha de liquido e sucção

Tubo isolantes Armaflex

Manta Armacell 19 mm

Fluido refrigerante R- 404

Óleo lubrificante Danfoss

Controlador eletrônico FullGauge

 

MOTOVENTILADOR

Moto ventilador de lubrificação permanente – trabalho em alta ou média temperatura.

Filtro secador de núcleo sólido molecular Danfoss DCL163 X 3/8

Especificação do produto a ser armazenado: Diversos.

CONSIDERAÇÕES FINAIS:

Mão de obra direta e indireta, termo-painéis, rebites, silicone, quadro de comando, acessórios diversos (válvulas, tubulações, gás, etc...). Já inclusos no preço.

GARANTIA – 12 meses equipamentos frigoríficos.

90 dias do sistema elétrico dos equipamentos

FORMA DE PAGAMENTO – Entrada de 40% e restante em 30 e 60 dias.

PRAZO DE ENTREGA – 30 Dias Úteis

evaporador - Câmara fria

vaporador << Voltar

O evaporador é um trocador de calor que absorve o calor para o sistema de refrigeração. Ele recebe líquido refrigerante frio, de baixa pressão vindo do dispositivo de expansão e através da absorção do calor de alguma substância, vaporiza-o em seu interior. Essa substância pode ser o ar, água, outro fluído ou até mesmo um sólido.Existem muitos tipos de evaporadores. Classificaremo-nos conforme o método utilizado para controlar o refrigerante.

Evaporadores de expansão seca, ou direta ou D-XOs evaporadores D-X são utilizados na maioria dos sistemas de refrigeração com menos de 100 TRs. São utilizados também em certos equipamentos de refrigeração industriais.Num evaporador D-X o fluxo de refrigerante é controlado de maneira tal que o refrigerante é essencialmente líquido ao entrar no evaporador, porém sai dele na forma gasosa.O tradicional evaporador D-X é um "tubo" contínuo no qual flui o refrigerante vindo de dispositivo de expansão em direção a linha de sucção do compressor. A diferença de pressão existente entre a entrada e a saída ativa a circulação do refrigerante. Não ocorre recirculação e o refrigerante tem que percorrer todo o sistema (ou passar por todas as etapas do ciclo de refrigeração) antes de entrar novamente no evaporador.

Não existe um ponto claramente definido de separação entre os estados líquido e gasoso do refrigerante num evaporador D-X. Ele entra líquido, mas com um pequena quantidade de gás ("flash gas), e gradativamente a medida que vai percorrendo o evaporador vaporiza-se até estar totalmente gasoso na saída do evaporador.

Evaporadores inundadosSão utilizados em sistemas voltados para conforto, acima de 100 TRs.Num evaporador inundado, o refrigerante é basicamente líquido (inundado) desde o início do evporador até a sua saída.

Ocorre a recirculação do refrigerante dentro do evaporador devido a adição de uma câmara de separação. O refrigerante líquido entra nessa câmara através do dispositivo de expansão e devido a gravidade se concentra na parte de baixo.A totalidade do evaporador está em contato com o refrigerante gerando uma excelente transferência de calor. A contrapartida é que os evaporadores inundados são maiores e

requerem uma carga muito maior de refrigerante. O vapor gerado é separado do líquido na câmara de separação e este úlçtimo é recirculado novamente no evaporador, enquanto o vapor é "puxado" pela sucção do compressor.O evaporador inundado regula o fluxo de refrigerante através de uma válvula bóia ou dispositivo semelhante.Também podemos classificar os evaporadores conforme a forma com que são construídos. Existem 3 categorias básicas: tubo liso, tubos e aletas e superfície de placa.

Evaporador tubo lisoNada mais são do que simples tubos de cobre com uma forma que melhor atenda a necessidade. São comumente chamados de serpentinas de superfície primária, porque sua superfície primária, o tubo, é a única utilizada para transferir o calor.

Devido a essa maior área, esses evaporadores podem ser mais compactos que os de tubo liso sem prejudicar a capacidade de absorção de calor.

O material utilizado nas aletas deve ser um bom condutor de calor tal como o alumínio ou o cobre e deve estar fixado firmemente nos tubos do evaporador. Podem haver entre 1 a 14 aletas por polegada. Quanto menor for a temperatura do vaporador, mais espaçadas estarão as aletas. Isso é necessário porque o gelo bloqueia com facilidade a circulação do ar no evaporador quando elas estão muito próximas umas das outras. Além disso os evaporadores de ar natural (convecção) utilizam um espaço maior entre as aletas do que um de ar forçado.

O evaporador de um ar-condicionado conta com 8 a 14 aletas por polegada enquanto o de um refrigerador tem de 1 a 3 por polegada.

Evaporador de superfície de placasCostuma ter formas diversas e também são conhecidos como evaporadores de superfície plana. Uma versão muito popular presente na maior parte dos refrigeradores domésticos, consiste em duas folhas de metal, planas, uma com forma de tubos prensodaos nela enquanto a segunda é plana. Ambas são soldadas juntas para formar um circuito no qual circula o refrigerante.A placa adiciona uma área de transferência de calor ao evaporador mas não de forma tão

eficiente quanto as aletas.Sua vantagem é que a fabricação é econômica, fácil de limpar e degelar. Por isso é muito utilizado em refrigeradores, através do contato direto com o produto. A superfície da placa é muitas vezs utilizada com uma estantde de alimentos.

Sistemas de água geladaEm muitas instalações grandes de resfriamento é desejável utilizar evaporadores (serpentinas de resfriamento) com uma certa distância entre elas. Levar refrigerante a cada uma delas através de linhas conectadas a uma máquina central é caro e envolve um difícil e cuidadoso projeto de tubulação para evitar retorno do óleo lubrificante e problemas com o fluxo de refrigerante.A solução para esse problema são os sistemas de água gelada. Os componentes do ciclo de refrigeração fica agrupada numa área pequena, mantendo baixo o custo do projeto e instalação e evita os problemas acarretados por uma extensa tubulação.O evaporador, chamado de cooler, é utilizado para refrigerar a água que é enviada até cada um dos circuitos de água gelada. A temperatura de entrada dela na serpentinas de água gelada costumeiramente é próxima a 6,5o. C e a de retorno é de 12o. CCusta menos projetar e instalar um sistema de linhas de água do que de refrigerante. A água circulada para o resfriamento também é muito mais barata. Os problemas de vazamento ocorrem com uma frequencia bem menor e é mais fácil detectá-los e consertá-los do que num sistema semelhante com refrigerante correndo nas tubulações.Quando a temperatura da água nas serpentinas está abaixo de 0o. C, adiciona-se anticongelante à solução resfriadora.

Capacidade do evaporadorO evaporador absorve calor no sistema de refrigeração. O compressor acrescenta seu próprio calor de compressão, o qual passa a seguir ao longo do condensador, onde o calor é rejeitado.Por estarem interconectados, esses componentes dependem um do outro para operar corretamente. No caso de um deles deixar de operar corretamente, é a totalidade do sistema que sofre as conseqüências. Quando o evaporador absorve uma quantidade insuficiente de calor, torna-se um gargalo para a capacidade de movimentação do calor de todo o sistema de refrigeração. Os outros componentes do sistema podem estar em perfeita condição de operação mas o sistema como um tudo é tão forte quanto seu componente mais fraco.Uma capacidade incorreta do evaporador gerará um aumento indesejável da temperatura do ambiente ou do produto.A primeira causa é o resultado de um erro de engenharia (projeto). Mas, se o sistema já proporcionou uma capacidade correta em condições de carga máxima, não é essa a causa.Filtros sujos podem reduzir a circulação do ar dentro dos evaporadores resfriadores a ar; isso reduz a capacidade de resfriamento. O acúmulo de gelo na serpentina também pode bloquear a circulação do ar. Detritos dentro da rede de dutos, ou obstáculos que reduzem a descarga do ar e as entradas de ar surtem o mesmo efeito. A sujeira presente num ar incorretamente filtrado se incrusta nos evaporadores, o que reduz a transferência de calor nas aletas e nos tubos. Isso também reduz a eficiência e a capacidade. Problemas nas bombas e válvulas podem bloquear ou diminuir a circulação da água ou do brine no cooler, reduzindo portanto a

capacidade do mesmo. Uma manutenção insuficiente ou errada no lado da água gera um acúmulo de depósitos. Esse acúmulo pode reduzir a eficiência e capacidade de evaporadores D-X e/ou inundados. Uma eficiência e capacidade menores de um evaporador se traduzem por custos operacionais mais altos.Esses problemas geram uma temperatura alta demais no espaço ou produto que está sendo resfriado. Salvo um erro de subdimensionamento, essa tempertaura alta é acompanhada por uma temperatura saturada baixa na entrada do compressor (temperatura de sucção).

Capacidade de carga parcialNuma certa medida, a capacidade do sistema de refrigeração "flutua" com a carga. O sistema, por sua própria natureza, ajusta automaticamente a capacidade para cima quando a carga aumenta, enquanto a ajusta para baixo com a redução da carga.Examinaremos um caso de redução de carga para demonstrar esse fato. Primeiro, devemos assumir que um sistema tem estado operando em condições de carga máxima. À me iida da redução da carga, uma quantidade menor de calor fica disponível para ser absorvida pelo evaporador.Como evaporador só pode absorver o calor disponível, há uma redução na quantidade de calor absorvido no refrigerante. Conseqüentemente, fica menor a quantidade de refrigerante líquido que se transforma em vapor dentro do evaporador. O compressor, no entanto, continua a succionar refrigerante em forma de vapor para fora do evaporador om a mesma velocidade que antes. O resultado é q ue a pressão dentro do evaporador é diminuída até um nível inferior à que o sistema operava à plena carga.À medida da redução da pressão sobre o refrigerante no evaporador, diminui também sua temperatura de saturação. Em suma, a temperatura saturada do evaporador tende a cair com a redução da carga.A diminuição da pressão e temperatura no evaporador se estabiliza num ponto em que o volume (metros cúbicos) de refrigerante evaporado volta a ser igual ao deslocamento do compressor (metros cúbicos por minuto).Isso ocorre porque cada libra de vapor refrigerante ocupa mais espaço (volume) por libra à medida da diminuição de sua pressão e temperatura de saturação. A uma temperatura de 4,4°C, cada libra de refrigerante ocupa um volume de aproximadamente 0,7 pé cúbico. Mas, com carga parcial e uma temperatura de 1°C negativo, o volume é levemente superior a 0,8 pé cúbico. Isso representa um aumento de cerca de 14% no volume por libra de refrigerante.Com uma temperatura de saturação e uma pressão menores, o compressor pode bombear o mesmo volume de gás por minuto, porém bombeará menos libras. Conseqüentemente, ambos o evaporador e o compressor estão fornecendo uma capacidade menor de resfriamento. A capacidade para resfriar baseia-se fundamentalmente nas libras de refrigerante circuladas por unidade de tempo, e não no volume.O resultado da redução da carga no evaporador e no compressor faz-se sentir também no condensador. Com a queda da pressão e da temperatura de saturação na entrada do compressor, a pressão da descarga também tende a cair. Uma pressão de descarga menor gera uma pressão e temperatura de saturação menores no condensador. A pressão de descarga e a pressão de sucção, ou de alta e baixa, como são freqüentemente chamadas, tendem a elevar-se e diminuir juntas.A redução da carga no evaporador inicia uma mudança que reduz a pressão de entrada e a

temperatura de saturação da entrada do compressor. Essa ação reduz a pressão e a temperatura de descarga do compressor, o que reduz a pressão, a temperatura de saturação e a capacidade do condensador.Ainda que a capacidade de um sistema de refrigeração possa "flutuar com a carga", existem limites além dos quais poderão surgir problemas.Com uma temperatura de saturação do refrigerante abaixo de -2°C, gelo começa a se formar sobre a superfície das serpentinas de resfriamento de ar e nos evaporadores de água gelada. De maneira geral, isso é indesejável, exceto nos sistemas de armazenamento de gelo. Nesse ponto ficam necessárias medidas de controle da capacidade.Alguns sistemas pequenos, de 5 toneladas ou menos, simplesmente desligam o compressor quando a carga de resfriamento cai até um nível baixo demais. Sistemas maiores ou mais complexos, especialmente os utilizados nas aplicações comerciais que experimentam grandes variações de carga, utilizam-se de uma variedade de sistemas de controle da capacidade do compressor para ajustar-se à carga do evaporador. O controle da capacidade do condensador, chamado também de "controle de pressão de descarga", é utilizado também em muitos sistemas maiores bem como em pequenos sistemas residenciais. Nos sistemas maiores, o evaporador é controlado através de um medidor de fluxo chamado "válvula de expansão termostática". Essa válvula controla o fluxo de líquido até o evaporador sentindo a temperatura do gás que sai do mesmo. Evaporadores modulares são utilizados para os evaporadores resfriadores de ar e os resfriadores da água. Esse arranjo permite que um ou mais evaporadores modulares tenham o fluxo de refrigerante interrompido através de válvulas solenóides nas linhas e líquido.

Câmaras Frigoríficas - aplicação, tipos, cálculo da carga térmica e boas práticas de utilização visando a racionalização da energia elétrica

Fonte: Alessandro da Silva

Engenheiro de aplicação BITZER Compressores Ltda

alessandro.silva@bitzer.com.br

1- Introdução

altAs câmaras frigoríficas são compartimentos refrigerados, fechados, isolados termicamente, no interior dos quais são mantidas as condições termohigrométricas, isto é, de temperatura e de umidade, mais adequados para a conservação dos gêneros alimentícios. A manutenção das condições termohigrométricas requeridas é provida por uma unidade de refrigeração, eventualmente integrada por sistemas de aquecimento e umidificação. Cada câmara frigorífica deve ser projetada para um determinado fim, cuja carga térmica a ser retirada pelo equipamento frigorífico e o período de tempo necessário do processo são calculados criteriosamente.

2 - Aplicação

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

3 – Tipos 3.1

Câmaras em alvenaria

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

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

alt

3.2 Câmaras pré-moldadas:

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

alt

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

3.4 Isolante Térmico para a construção da câmara

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

está a densidade, que quanto maior, maior será a resistência mecânica à compressão e maior resistência térmica.

Isolante Cortiça Fibra de Vidro Poliestureno expandido Poliuretano expandido

Densidade (Kg/m3) 100-150 20-80 10-30 40

Condutibilidade térmica (Kcal/mh°C) 0,032 0,030 0,030 0,020

Resistência à passagem de água Regular Nenhuma Boa Boa

Resistência à difusão de vapor,em relação ao ar parado 20 1,5 70 100

Segurança ao fogo Pobre Boa Pobre Pobre

Resistência à compressão (Kgf/m2) 5.000 Nenhuma 2.000 3.000

Custo Relativamente alto Baixo Relativamente alto Alto

Fonte: Neves Filho (1994)

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

3.5 Espessuras de poliuretano expandido recomendadas

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

Temperatura da Câmara (o) Espessura do poliuretano expandido (mm)

8 a 20 60

3 a 8 80

-5 a 3 100 - 120

-15 a -5 150

-20 a -15 180

-30 a -20 200

-40 a -30 240

4 - Cálculo de carga térmica

Quando o produto é resfriado ou congelado resultar-se-á uma carga térmica formada, basicamente, pela retirada decalor, de forma a reduzir sua temperatura até o nível desejado. Já na estocagem do produto, a carga térmica é função do isolamento térmico, abertura de porta, iluminação, pessoas e motores. No caso de frutas e hortaliças frescas deve-se também levar em consideração o calor de respiração. No entanto, a parcela de calor retirada durante o resfriamento ou congelamento é bem maior quando comparada com a de estocagem, exigindo um estudo mais cuidadoso da solução a adotar. Assim, o cálculo de sua capacidade ou carga térmica envolve basicamente quatro fontes de calor:

Transmissão de calor através das paredes, piso e teto;

Infiltração de calor do ar no interior da câmara pelas aberturas de portas;

Carga representada pelo produto;

Outras fontes de calor como motores, pessoas, iluminaço, empilhadeiras, etc.

alt

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

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

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

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

Dimensionamento da câmara (m)

Tubulação (distância e desnível)

Tipo de isolamento térmico

Espessura do isolamento

Temperatura interna da câmara

Temperatura ambiente do local de instalação

Fator de utilização (abertura de portas - normal, intenso)

Número de pessoas (operação)

tempo de permanência (horas)

Iluminação - tempo de utilização

Motores (potência em cv)

tempo de utilização (horas)

Dados sobre o produto:

tipo de produto

temperatura de entrada

carga do produto (kg) rotatividade

tempo de processo (horas)

4.2- Calculando as fontes de calor

Transmissão de calor (Q1):

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

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

Paredes = 2 x ( A x B )

Paredes = 2 x ( C x B)

Piso + Teto = 2 x ( A x C )

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

Q= A x Fator Tabela 11

Onde:

CQ= Quantidade de calor transferido

A = Área da superfície externa da parede (m²)

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

Determinando o Fator Tabela 1

D.T. = Diferença de temperatura através da parede

Tipo de isolamento (Isopor, poliuretano...)

Espessura do isolamento (mm)

Exemplo de cálculo:

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

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

Infiltração de Calor (Q2):

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

Equação da Carga de infiltração (abertura de portas)

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

Onde:

Q2 = Quantidade de calor infiltrado

V = Volume da câmara (m³)

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

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

Exemplo de cálculo:

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

alt

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

Calor dos Produtos (Q3):

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

Equação para Carga do produto

Q3 = m x c x D.T.

Onde:

Q3 = Quantidade de calor do produto

m = massa do produto (kg)

c = calor específico

D.T. = temperatura de entrada - temperatura interna

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

calor cedido antes do congelamento (Calor Sensível)

calor cedido pelo produto em congelamento (Calor Latente)

calor cedido pelo produto após congelamento (Calor Sensível)

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

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

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

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

Produto = alface

Quantidade (q) = 1000 kg

Temperatura inicial (t0) = 25ºC

Temperatura final (tf)= 4ºCf)=0,96 kcal/kg ºC

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

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

Cálculo:

Redução da Temperatura de 25ºC para 4ºC (Calor Sensível)

Calor Sensível= q X (totf) x cAC= 1000 x (25 – 4) x 0,96 = 20.160 k cal Calor de Respiração

Calor Respiração= q X cResp.= 1000 x 0,65= 650 kcal

Total real = 20.160 + 650 = 20.810 kcal

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

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

Carga de ocupação (Q4)

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

Equação da carga de ocupação

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

Exemplo de cálculo:

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

3 x 233 x 2 = 1398 kcal/24h

alt

Carga de iluminação (Q5):

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

Equação para a carga de Iluminação:

Q5 = P x 860 (kcal/h) x Tempo de utilização

Onde:

Q5 = Quantidade de calor devido a iluminação

P = Potência (KW)

860 kcal/h = Fator de conversão KW/kcal

Exemplo de cálculo:

P x 860 x Tempo de utilização

0,1 x 860 x 2 = 172 kcal/24h

Carga devido aos Motores (Q6)

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

Equação para a carga devido aos motores:

Q6 = N x 632,41 (kcal/h) x Tempo de utilização

Onde:

N = potência dos motores (CV)632,41 kcal/h = Fator de conversão CV/kcal

Carga de embalagem (Q7)

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

Tipo de Embalagem Calor Específico (Kcal / kg ºC)

Alumínio 0,2

Vidro 0,2

Ferro ou Aço 0,1

Madeira 0,6

Papel Cartão 0,35

Caixa de Plástico 0,4 (peoxe ou cerveja

Equação para a carga de embalagem:

Q7 = m x c x D.T.

Onde:

m = massa do produto

c = calor específico da embalagem

D.T. = Temperatura de entrada - interna

Carga Térmica Total

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

Qt= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6+Q7

Exemplo:

Qt= 150.000 kcal/24ht

Fator de Segurança (10%)

Qt= 150.000 kcal/24h x 1,10

Qt= 165.000 kcal/24ht

Cálculo da carga térmica horária:

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

Capacidade de equipamento requerido

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

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

Então do exemplo acima teremos:

Qr= 165.000 kcal/20hr

Qr= 8.250 kcal/hr

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

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

Dados Preliminares

altTemperatura externa: 35ºC

Temperatura interna: -1ºC

Umidade relativa: 60%

Dimensões internas: larg. 3m; comp. 2m; alt. 2m

Tensão disponível: 220V, 1 fase

Material da câmara: painel pré-fabricado,

Isolamento: poliuretano painel 100mmou seja:

Produto: carne bovina magra fresca

Embalagem: sim (papelão, plástico, etc)

Movimentação diária: 600 kg/24h

Ocupação Total: 3.000 kg

Presença de motor ou fonte de calor: sim (motor do evaporador)

Temperatura de entrada do produto: 10ºC

Número de pessoas: 1 permanecendo 3 horas

Transmissão de Calor

DeltaT = 360C

Piso: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)3x2x150 = 900 kcal/24h

Parede: (larg.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 23x2x150x2 = 1.800 kcal/24h

Parede: (comp.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 22x2x150x2 = 1.200 kcal/24h

Teto: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)3x2x150 = 900 kcal/24h

Infiltração de Calor

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

Carga térmica do produto(temperatura conservação = -1ºC)

(Moviment. Diária) x (Redução de temp.) x (calor esp. AC–tab.4, col.3)600 kg/24h x 4ºC x 0,77 kcal/kgºC = 1.848 kcal/24h

Pessoas (Calor de ocupação)

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

Iluminação ( 10 Wa tts por m²)

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

Dimensionamento

Total diário=carga térmica diária + carga térmica do produto + pessoas + iluminação

Total diário = 1 4.260 kcal/24h

Total diário : 20h = 713 kcal/hFator de segurança (10%) = 71 kcal/h

Total Final = 784 kcal/h

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

Dados Preliminares

altTemperatura externa: 35ºC

Temperatura interna: -18ºC

Umidade relativa: 60%

Dimensões internas: larg. 3m; comp. 4m; alt. 2,5m

Tensão disponível: 220V, 3 fases

Material da câmara: painel pré-fabricado

Isolamento: painéis de EPS (isopor) 200mm

Produto: peixe já congelado

Embalagem: sim

Movimentação Diária: 3.000 kg/24h

Ocupação Total: 7.500 kg

Presença de motor ou fonte de calor: sim

Temperatura de entrada do produto: -8ºC

Número de pessoas: 2 permanecendo 3 horas

Transmissão de Calor

Delta T = 53ºC

Piso: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)4x3x190 = 2.280 kcal/24h

Parede: (larg.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 24x2,5x190x2 = 3.800 kcal/24h

Parede: (comp.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 23x2,5x190x2 = 2.850 kcal/24h

Teto: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)4x3x190 = 2.280 kcal/24h Infiltração de Calor

Volume: (larg.) x (comp.) x (alt.) x (fator tabela 2b) x (fator tabela 3)4x3x2,5x13x35,3 = 13.767 kcal/24h

Carga térmica do produto (temperatura conservação = -1ºC)

(Moviment. Diária) x (Redução de temp.) x (calor esp. AB –tab.4, col.4)3.000 kg/24h x 8ºC x 0,45 kcal/kgºC = 10.800 kcal/24h

Pessoas (Calor de ocupação)

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

Iluminação (10 Watts por m²)

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

Dimensionamento

Total diário = 3 8.114,6 kcal/24h

Total diário : 20h = 1.905 kcal/h

Fator de segurança (10%) = 190 kcal/h

Total Final = 2.095 kcal/h

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

alt

Assim como nos balcões frigoríficos, deve-se evitar a entrada de produtos “quentes” nas câmaras frigoríficas, a grande maioria dos projetos de câmaras frigoríficas para supermercados é para produtos “pré –resfriados” e “pré – congelados”, sendo assim, as câmaras terão apenas que conservar os produtos que necessariamente terão que entrar com a temperatura próxima àquela que deve ser mantida;

Evitar ultrapassar a capacidade máxima de armazenagem dos produtos ao qual a câmara foi dimensionada;

Evitar misturar os produtos a serem conservados no interior das câmaras; cada produto possui uma temperatura de conservação diferente do outro;

Luzes internas deverão ser apagadas quando as câmaras não estivarem sendo utilizadas;

As portas das câmaras devem estar fechadas o máximo possível, uma prática errada é a de deixar a porta de uma câmara frigorífica aberta por períodos longos. Esta prática não só cria problemas para o conteúdo da câmara pela entrada de ar quente e úmido, mas também provoca o acúmulo de gelo no evaporador. Por outro lado, esse gelo excessivo impede o sistema de refrigeração de funcionar com 100% de eficiência até o próximo período de degelo. Em situações onde as portas das câmaras não podem ficar fechadas, uma boa saída é a instalação de cortinas de PVC que excluirá a necessidade constante da reposição do frio, reduzindo o consumo de energia já que a perda é mínima;

Evitar obstruir a circulação do ar na saída dos evaporadores, além de não garantir a uniformidade da temperatura no interior da câmara, provocará também um maior acúmulo de gelo no evaporador;

Ajustar corretamente a duração e os intervalos de degelo;

Sempre observar se não há acúmulo de gelo no evaporador, havendo resistência elétrica queimada, a mesma deverá ser substituída com urgência, caso contrário poderá haver retorno de líquido na sucção do compressor;

Evitar que a água do degelo fique no interior da câmara, pois além de ocupar área útil no interior da câmara com o acúmulo do gelo no piso, o mesmo fica escorregadio podendo provocar acidentes e também o sucessivo bloqueio de gelo no evaporador ocorrerá facilmente, etc.

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

Dicas Úteis MIPAL

 

Termostato e Pressostato

Termostato

Os termostatos são equipamentos utilizados com características físicas e funcionais diferentes entre eles. Podemos falar de termostatos ambiente, termostato para evaporador, para líquidos, para tubulações de ar, termostatos diferenciais e termostato de contato.Os termostatos são equipamentos que desenvolvem as seguintes funções: - Levantamento da temperatura no ponto desejado - Comparação do valor levantado com o valor pré-estabelecido - Ação do elemento de comando que provocará intervenção do elemento final de regulagem.

Pressostato

São dispositivos automáticos de controle que intervém quando no interior do sistema de refrigeração se desenvolvem pressões inferiores ou superiores a valores pré-determinados.Os pressostatos de mínima aplicados no lado de baixa pressão assinalam aquelas insuficiências de pressão que podem ser causadas pôr fuga de refrigerante. Os pressostatos de máxima, ligado ao lado de alta pressão, intervêm quando a pressão quase sempre for efeito de uma insuficiente condensação, ou seja alcança pressões elevadas.

Pressostato de óleo

O Pressostatos de óleo utilizado nos compressores evita uma quebra do mesmo ou seja a falta de uma correta lubrificação, provocada pela falta de óleo no cárter do compressor ou perda de viscosidade e poder de lubrificação poderá ser evitada com a instalação do Pressostato. No caso também dos compressores semi herméticos , dotados de bomba de óleo , na maioria das vezes também se pede a instalação do pressostato.

Válvula reguladora de pressão

O dimensionamento do condensador de ar só pode ser baseado na temperatura máxima do ambiente no qual o condensador deverá operar. Nas instalações de pequena potência, onde o condensador é instalado em espaços protegidos, não se tem idéia das consequências que uma redução de temperatura do ambiente pode provocar no equilíbrio do sistema. Por isso utilizamos a Válvula de pressão.

Válvula Solenóide

As válvulas solenóides são montadas na linha de líquido, antes da válvula de expansão, de modo a evitar a passagem de líquido para o evaporador durante o período em que o compressor permanece desligado; ou seja, sempre que o compressor parar, a válvula solenóide fecha, não permitindo que entre mais líquido no evaporador.

Fonte : Paulo Neulaender

Filtros Secadores

Os filtros secadores tem com sua principal função a de filtrar através de seus secantes eventuais impurezas do sistema de refrigeracao, hoje estes filtros trabalhão com secantes como molecular sieves, alumina e carvão ativado, devido sua alta capacidade de absorção muitas vezes ajudam na falta de um bom vácuo, evitar umidade no sistema

A finalidade do Filtro Secador é reter a umidade e a acidez do sistema de refrigeração.

A diferença entre a Doméstica e a Comercial é que conforme o tamanho do sistema, poderemos ter mais Filtros Secadores instalados ,e importante verificarmos o tipo de filtro correto a ser aplicado e também informar ao clientes a maneira correta de instalá-lo.

Outro ponto importante à ressaltar é que devemos somente na hora de instalar o Filtro Secador soltarmos os tampões que protegem o filtro da umidade do ar.

Simplificando

Estaremos a partir deste mês colocando em uma linguagem simples a importância de cada componente num circuito de refrigeração.

O acumulador de sucção é instalado após o evaporador e tem a função de proteger o compressor caso ocorra a passagem de liquido, evitando assim o golpe de líquido no compressor.

O indicador de passagem de líquido (visor de líquido), revela uma carga refrigerante insuficiente, com formação de bolinhas visíveis através de um disco de cristal. Encontra-se modelos com elemento sensível de umidade (vapor de água), a troca de cor aplicada no indicador.

Leia mais: Simplificando

Outras Válvulas

Válvula reguladora de pressão

O dimensionamento do condensador de ar só pode ser baseado na temperatura máxima do ambiente no qual o condensador deverá operar. Nas instalações de pequena potência, onde o condensador é instalado em espaços protegidos, não se tem idéia das consequências que uma redução de temperatura do ambiente pode provocar no equilíbrio do sistema. Por isso utilizamos a Válvula de pressão.

Leia mais: Outras Válvulas

Termostato e Pressostato

Termostato

Os termostatos são equipamentos utilizados com características físicas e funcionais diferentes entre eles. Podemos falar de termostatos ambiente, termostato para evaporador, para líquidos, para tubulações de ar, termostatos diferenciais e termostato de contato.Os termostatos são equipamentos que desenvolvem as seguintes funções: - Levantamento da temperatura no ponto desejado - Comparação do valor levantado com o valor pré-estabelecido - Ação do elemento de comando que provocará intervenção do elemento final de regulagem.

Leia mais: Termostato e Pressostato

Filtros Secadores

Os filtros secadores tem com sua principal função a de filtrar através de seus secantes eventuais impurezas do sistema de refrigeracao, hoje estes filtros trabalhão com secantes como molecular sieves, alumina e carvão ativado, devido sua alta capacidade de absorção muitas vezes ajudam na falta de um bom vácuo, evitar umidade no sistema

A finalidade do Filtro Secador é reter a umidade e a acidez do sistema de refrigeração.

Leia mais: Filtros Secadores

Válvulas

Valvula de gás quente(H.gás B.P)

Este tipo de Valvula e instalada antes o evaporador , sua função e criar uma carga térmica falsa para evitar o desligamento constante do compressor , assim evitamos um maior desgaste do compressor e economia energética.

Válvula de ExpansãoA Válvula de expansão e o estrangulamento do circuito ou seja tem a função de opor do condensador o fluxo do fluido refrigerante ao evaporador, cumprindo a função de alimentar o evaporador de refrigerante em quantidade tal que ser completamente evaporado.

Leia mais: Válvulas

Regras para fazer reparos

Para que um sistema de refrigeração hermético funcione como planejado e atinja uma vida útil razoável, o conteúdo de impurezas ,umidade e gases não condensáveis deve ser mantido em níveis baixos.

Ao montar um sistema novo, estes requisitos são relativamente fáceis de atender , mas no reparo de um sistema de refrigeração defeituoso a tarefa é mais complicada . Entre outras coisas , esta complicação se deve ao fato de que as falhas em um sistema com freqüência dão inicio a processos químicos desvantajosos,e ao abrir um sistema de refrigeração criam-se possibilidades de contaminação.

Para executar um trabalho de reparo com um bom resultado, uma serie de medidas preventivas devem ser tomadas. Antes de detalhar o trabalho de reparo,algumas regras e condições de caráter geral devem ser explicadas.

Fonte : Danfoss Manual de Instrução de Instalação

Assegurar a instalação, manutenção ou assistência técnica adequadas do equipamento

A instalação e a manutenção ou assistência técnica do equipamento devem ser efetuadas por pessoal e empresas que sejam titulares de um certificado adequado.

Entende-se por instalação

a junção de dois ou mais elementos de equipamentos ou circuitos que contêm ou foram projetados para conter gases fluorados com efeito de estufa, com vista à montagem de um sistema no local onde irá funcionar, incluindo a ação de junção das tubagens do mesmo, de forma completar o circuito frigorífico, independentemente da necessidade de carregar o sistema após a montagem.

Manutenção ou assistência técnica inclui

Todas as atividades que impliquem uma intervenção nos circuitos que contêm ou foram projetados para conter gases fluorados com efeito de estufa, com exclusão da recuperação e da detecção de fugas. Isto inclui, nomeadamente:

• a injecção de gases fluorados com efeito de estufa no sistema

• a remoção de um ou mais elementos do circuito ou equipamento

• remontagem de dois ou mais elementos do circuito ou equipamento

• a reparação de fugas

Partida Inundada

As partidas inundadas são provavelmente a maior causa de quebra dos compressores. Elas ocorrem quando o fluido refrigerante migra do sistema e condensa-se no óleo do compressor. Essa migração pode ocorrer em todos os sistemas até um determinado ponto, devido à pressão do vapor do refrigerante ser superior à do vapor do óleo. É o vapor do refrigerante que migra e então se condensa no óleo do compressor, que está mais frio.

Informações geraisOs aquecedores de cárter podem ajudar a prevenir esse problema desde que tenham potência suficiente para elevar a temperatura do óleo a, no mínimo, 10ºC acima da temperatura ambiente ao redor do compressor.

Em ambientes frios e com muito vento, o compressor pode precisar de um aquecedor de cárter adicional do tipo cinta, além de uma manta térmica, para atingir esse objetivo. É importante também realizar testes para garantir que a temperatura mínima necessária do óleo possa ser alcançada independentemente das condições de temperatura ambiente.

Longos ciclos de parada também podem levar a esse problema, principalmente durante a noite e nos fins de semana, quando a instalação é menos utilizada e a carga térmica é mínima.

Câmaras de alta temperatura com equipamento superdimensionado também costumam sofrer desse mal, pois seu ciclo operacional é muito curto e não há demanda de carga térmica nos meses de inverno.

Quanto mais longo for o ciclo de parada, maior o risco de migração de líquido. Quanto mais frio o óleo, maior o risco dessa migração de líquido se dar para o óleo.

Como ocorre a quebra

Durante o período de inatividade, quando o compressor está parado, a temperatura do óleo do compressor diminui. Em situações em que a temperatura ambiente é fria ou muito fria, o vapor do refrigerante começa a migrar para a parte mais fria do sistema. Quando esta é o compressor, o vapor do refrigerante começa a condensar dentro do compressor e o óleo do cárter começa lentamente a se diluir com esse líquido condensado. Conforme o óleo vai ficando mais saturado, parte do refrigerante começa a decantar e forma uma camada abaixo dessa mistura óleo/líquido. O óleo menos diluído fica acima dessa outra camada, atraindo ainda mais líquido. Quanto mais longo for o tempo de repouso do compressor, maior a quantidade de líquido que migra para ele.

Quando o compressor dá a partida, a pressão dentro dele cai rapidamente. Neste ponto, o líquido presente no óleo do cárter literalmente explode para fora do óleo, o que faz com que o cárter fique cheio de vapor e gotículas de óleo. Dependendo do grau de diluição, o primeiro problema é que a mistura de líquido/óleo se dirige às vias de óleo que abastecem os mancais e os canais de lubrificação do cilindro, etc.

Conforme essa mistura de óleo e líquido vai sendo levada ao virabrequim para lubrificar os mancais principais, o calor da fricção entre as superfícies dos mancais faz com que a porção de líquido da mistura evapore novamente. Esse vapor vai aumentando seu volume rapidamente e impede que o óleo chegue aos mancais e às bielas mais distantes desse ponto. Esses mancais logo ficam secos e superaquecem.

Às vezes, em compressores de menor porte, os mancais principais travam e provocam a parada brusca do motor. Em compressores de grande porte, o motor é mais potente e continua a girar o virabrequim. Então as bielas superiores ficam presas no virabrequim e como este continua a girar, as bielas mais frágeis de alumínio se partem e suas partículas caem nos pistões, levando à completa quebra do compressor. Essas partículas metálicas podem ser espalhadas dentro do equipamento, causando danos ao isolamento do compressor, uma possível queima de algumas peças ou até mesmo a queima do motor inteiro.

As partidas inundadas podem ser diagnosticadas pelo simples aumento no nível do óleo que se pode observar no visor de líquido. Durante o start-up, nota-se presença de espuma por alguns segundos ou até mesmo minutos. Quanto mais tempo essa espuma permanecer, maior será a extensão do desgaste e dos estragos.

Os engenheiros podem identificar esses sinais facilmente, mas as falhas acarretadas no compressor podem ser confundidas com as geradas por retorno de líquido, uma vez que os componentes danificados ficam muito parecidos na inspeção.

Em casos mais extremos, a mistura de óleo e líquido refrigerante pode escorrer para dentro dos cilindros pelas válvulas de sucção. Essa mistura não pode ser totalmente comprimida e acaba levando, em muitos casos, à quebra das válvulas de sucção, com consequente quebra

das coroas do pistão e danos às gaxetas e válvulas de descarga. Nesses casos extremos, o problema geralmente é atribuído ao golpe de líquido.

Danos às válvulas de descarga devido a golpe de líquido. A mistura de óleo e líquido não pode ser totalmente comprimida e resulta em quebra das válvulas de descarga e até mesmo dospistões.

Causas mais frequentes para a partida inundada

1. Sobrecarga do sistema;

2. Temperatura do cárter mais baixa que a do evaporador;

3. Longos períodos de parada do compressor;

4. Compressor instalado em ambiente muito frio e exposto a vento;

5. Aquecedor do cárter com defeito ou com potência insuficiente para atingir a temperatura necessária para o óleo;

6. Falta de recolhimento ou pump down;

7. Válvula solenoide com vazamento.

Como evitar o problema

1. Utilize um sistema de recolhimento ou pump down;

2. Use um aquecedor de cárter tipo cinta e também uma manta térmica;

3. Instale o compressor em uma área mais quente.

Estragos mais comuns às peças do compressor

1. Mancais sem lubrificação;

2. Desgaste nas superfícies dos mancais;

3. Bielas travadas e quebradas;

4. Travamento nos mancais principais;

5. Compressor completamente danificado;

6. Mancais mais próximos do ponto de lubrificação em bom estado. Mancais mais distantes danificados;

7. Resíduos das bielas fundidos e aderidos ao virabrequim devido à falta de lubrificação nos mancais.

http://www.danfoss.com/Latin_America_portuguese/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/Articles/Por+que+os+compressores+quebram+-+parte+2+-+Partida+inundada.htm

Capítulo 1 - Retorno de Líquido

25 junho 2012| Autor: Glenn Moore

Este é o primeiro capítulo de uma série de artigos lançados pela Danfoss sobre o tema. O foco da série é nas possíveis causas de quebra de compressores e nas maneiras de tratá-las.

O retorno de líquido ocorre durante a operação do equipamento. É quando grandes volumes de líquido refrigerante retornam de forma descontrolada ao compressor em funcionamento através da linha de sucção.

Leia mais: Por que os compressores quebram?

Como controlarmos o fluido refrigerante junto com o óleo lubrificante – Miscibilidade

No circuito refrigerante a presença de lubrificante é inevitável, mesmo em sistemas de baixas temperaturas nos quais são instalados separadores de óleo, é importante dentro do circuito e termos baixa quantidade de óleo, desta forma evitaremos a redução de eficiência no trocador de calor (evaporador), muitas vezes este volume a mais de lubrificante pode internamente no tubo do trocador de calor agir como um isolante térmico.

Leia mais: Como controlarmos o fluido refrigerante junto com o óleo lubrificante – Miscibilidade

A tecnologia do compressor SCROLL e suas aplicações em ar condicionado, bombas térmicas e refrigeração

O conceito do compressor scroll tem estado disponível por mais de cem anos. Mesmo assim, o desenvolvimento da tecnologia do compressor scroll moderno come çou na década dos 70. A introdução de máquinas com controle numérico proporcionou as bases para a mecanização coma adequada precisão dos elementos necessários para que um compressor scroll possa operar silenciosamente e eficientemente. A tecnologia do compressor scroll é ampliamente utilizada em aplicações de ar condicionado e refrigeração. As aplicações scroll cobrem uma ampla variedade de operação usando diversos refrigerantes. A linha mais comum dos compressores scroll vai de 1 a 25 toneladas. Geralmente os compressores scroll são de desenho hermético, mas também produzem algumas variantes semi-herméticas A tecnologia scroll estabelece o fundamento tecnológico para compressores silenciosos, confiáveis e eficientes.

Leia mais: A tecnologia do compressor SCROLL e suas aplicações em ar condicionado, bombas térmicas e refrigeração

Trabalhando com Compressores

Trabalhar com os compressores dentro de seus limites de aplicação, além de garantir a sua durabilidade, evitará o consumo elevado de energia elétrica;

Temperaturas de evaporação muito baixas reduzem a capacidade frigorífica dos compressores, diminuindo o coeficiente de performance;

Os fabricantes de compressores recomendam a troca do óleo lubrificante, a limpeza dos filtros de sucção (se houver) e a troca dos filtros da linha de líquido. Esses procedimentos evitarão que o equipamento opere com elevadas perdas de carga, o que resultaria num aumento da sua potência consumida.

O que acontece no compressor?

O compressor é o coração do sistema de refrigeração, pois fornece o trabalho necessário para manter em funcionamento o ciclo. Sua obrigação é a de fornecer ao condensador um fluído refrigerante à alta pressão, para tornar viável a liquefação à uma temperatura que seja técnica e economicamente possível manter no condensador.

O líquido refrigerante, no percurso que cumpre da saída do evaporador à saída da válvula de descarga do compressor, sofre variações de pressão, entalpia e temperatura, mesmo conservando sua condição de gás. O fluído deixa o evaporador na pressão e na temperatura de evaporação (vapor saturado), absorve calor por meio de tubulação de sucção (mesmo isolada) com aumento de entalpia e de temperatura. Nos compressores herméticos e em alguns semi-herméticos envolve o motor elétrico, o resfria e, portanto, absorve calor, que produz um

aumento do seu conteúdo entálpico e de seu nível de temperatura. O fluído chega à válvula de sucção do compressor em condições de vapor superaquecido.

Vapor superaquecido

O vapor diminui de volume devido a sua compressão , aumenta consideravelmente sua pressão e sua temperatura , aquecendo-se mais ainda . A modificação dos valores de pressão e de volume não comporta por si mesma uma variação notável da temperatura : é energia usada para comprimir o gás que se tranfere na maior parte ao mesmo gás na forma de calor ( calor de compressão ) fazendo subir a temperatura . o gás deixa portanto o compressor numa pressão tal que permite a condensação , mas com uma temperatura bem superior ao nível no qual acontece a condensação .

Fonte: Manual Prático do mecânico e do técnico de refrigeração.