Trabalho Com Capa.docx

UNIVERSIDADE REDENTOR ENGENHARIA MECÂNICA

DAYLLAN ALVES CUNHA - 1500778 VICTOR FREITAS BRANCO - 1500894 CAIO DA SILVA BELGA – 1501580 NALBERT MACHADO INTREBARTOLI – 1501166 GABRIEL RIOS GAVA - 1501237

REFRIGERAÇÃO INDUSTRIAL

ITAPERUNA RJ 2018

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DAYLLAN ALVES CUNHA - 1500778 VICTOR FREITAS BRANCO -1500894 CAIO DA SILVA BELGA – 1501580 NALBERT MACHADO INTREBARTOLI – 1501166 GABRIEL RIOS GAVA - 1501237

DIMENSIONAMENTO DE UMA CAMARA FRIA PARA MANTEIGAS

Atividade

apresentada

à

disciplina

Refrigeração Industrial. Como parte dos critérios de Avaliação para aprovação. Professor: Guilherme Lima

ITAPERUNA RJ 2018

2

SUMÁRIO

1 OBJETIVO .............................................................................................................. 6

2 METODOLOGIA ..................................................................................................... 6 2.1 Dados Iniciais.............................................................................................. 6 2.2 Dimensões .................................................................................................. 7 2.3 Isolamento .................................................................................................. 7 2.4 Carga Térmica ............................................................................................ 8 2.4.1 Transmissão de calor pelas paredes e teto ..................................... 8 2.4.2 Iluminação ....................................................................................... 9 2.4.3 Calor do produto .............................................................................. 10 2.4.4 Embalagem ..................................................................................... 12 2.4.5 Ocupação ........................................................................................ 13 2.4.6 Infiltração ......................................................................................... 14 2.4.7 Carga Térmica Total ........................................................................ 16

3. RESULTADO......................................................................................................... 17 3.1 Dimensões da Câmara Fria ........................................................................ 17 3.2 Carga térmica devido as paredes e teto ..................................................... 18 3.3 Carga térmica devido a iluminação ............................................................. 21 3.4 Carga térmica devido ao produto ................................................................ 22 3.5 Carga térmica devido a embalagem ........................................................... 23 3.6 Carga térmica devido a ocupação .............................................................. 24 3.7 Carga térmica devido a infiltração ............................................................... 24 3.8 Carga Térmica Total ................................................................................... 24 3.9 Seleção do Evaporador .............................................................................. 25 3.10 Seleção da Unidade Condensadora ......................................................... 26 3.11 Seleção da Válvula de Expansão ............................................................. 28 3.12 Montagem do Sistema de Refrigeração .................................................... 30 3.13 Estrutura Metálica ..................................................................................... 31

3

3.14 Visão Geral Câmara Fria .......................................................................... 32

4. DIAGRAMA DE MOLLIER .................................................................................... 32

5. ORÇAMENTO ....................................................................................................... 34

4

LISTA DE FIGURAS

Figura 01: Iluminância utilizada para a câmara NBR 5413 ...................................... 9 Figura 02: Prateleira ................................................................................................. 18 Figura 03: Vista Explodida Dos Painéis Utilizados Nas Paredes E Tetos ................ 21 Figura 04: Planta baixa com iluminação ................................................................... 22 Figura 05: Evaporador MIPAL EVIA 6 Polos ............................................................ 26 Figura 06: Unidade Condensadora Danfoss HCM 032 ............................................ 28 Figura 07: Válvula Danfoss ...................................................................................... 29 Figura 08: Sistema De Refrigeração ........................................................................ 30 Figura 09: Esquema De Montagem .......................................................................... 30 Figura 10: Estrutura Metálica De Sustentação ......................................................... 31 Figura 11: Câmara Fria ............................................................................................ 31 Figura 12: Diagrama de Mollier ................................................................................ 32

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LISTA DE TABELAS

Tabela 01: Dados de entrada iniciais ....................................................................... 6 Tabela 02: Considerações iniciais ............................................................................ 7 Tabela 03: Informações técnicas sobre painel da DânicaZipco® ............................. 8 Tabela 04: Parâmetros para calculo de carga térmica de iluminação ...................... 9 Tabela 05: Parâmetros para cálculo da carga térmica das manteigas ..................... 11 Tabela 06: Parâmetros para cálculo de carga térmica de ocupação ........................ 14 Tabela 07: Troca de ar/24h por abertura de porta e infiltração ................................. 15 Tabela 08: Calor necessário para resfriar o ar externo até a temperatura da câmara .................................................................................................................................. 16 Tabela 09: Dimensões das prateleiras ..................................................................... 18 Tabela 10: Dimensões da câmara fria ...................................................................... 18 Tabela 11: Área das paredes e do teto..................................................................... 19 Tabela 12: Carga térmica das paredes Leste/Oeste ................................................ 19 Tabela 13: Carga térmica das paredes Norte/Sul ..................................................... 19 Tabela 14: Carga térmica devido do teto .................................................................. 19 Tabela 15: Modelos evaporadores MIPAL EVIA 6 polos .......................................... 26 Tabela 16: Modelos de Unidades Condensadoras Danfoss ..................................... 27 Tabela 17: Modelos de válvulas de expansão Danfoss ............................................ 29 Tabela 18: Pontos de estado do circuito frigorígeno ................................................. 33 Tabela 19: Orçamento .............................................................................................. 34

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1 OBJETIVO O presente documento tem como objetivo apresentar os cálculos, premissas e os resultados obtidos de uma câmara fria com a função de resfriar e manter manteigas (em caixotes de papelão), situada no município de Itaperuna, estado do RJ. 2 METODOLOGIA

2.1 DADOS INICIAIS Como considerações inicias para o dimensionamento de uma câmara fria para manteigas (em caixotes de papelão), foram levados em consideração os dados pré-estabelecidos para a execução do projeto, porém foram adotadas algumas hipóteses para complementar os dados iniciais. Assim foi possível uma total elaboração do projeto, são eles: Número de funcionários, horas trabalhadas por dia, lâmpada e eficiência da mesma. Os dados inicias para execução do projeto da câmara fria estão contidos na tabela 1. Tabela 1: Dados de entrada iniciais

PRODUTO FUNÇÃO DA CÂMARA FRIA CAPACIDADE (KG) MOVIMENTAÇÃO DIÁRIA PISO TETO TEMPERATURA EXTERNA (ºC) PD (M) MASSA POR PACOTE (KG/PACOTE) MATERIAL PACOTE

MANTEIGA RESFRIAR E MANTER 80000 3000 EM SOLO EM LOCAL CONDICIONADO 28ºC 4 100 PAPELÃO

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MASSA DE CADA PACOTE (KG) TEMPO DEGELO (H/DIA) DENSIDADE DE ESTOCAGEM

5 4 500 KG/M³

Tabela 2: Considerações Iniciais

UMIDADE EXTERNA Nº FUNCIONÁRIOS HORAS DE TRABALHO (H/DIA) TEMPERATURA ENTRADA (ºC) TEMPERATURA ARMAZENAGEM (ºC) LÂMPADA LED (W)

50% 3 2 28 ºC 0ºC 40

2.2 DIMENSÕES Com os dados de capacidade e densidade de estocagem, passa a ser possível definir o volume mínimo necessário para que a câmara fria inicie o armazenamento do produto indicado. (Equação 1).

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 min. =

𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑒𝑞. 1) 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒

Com isto a área do piso é dada pela razão entre o volume mínimo e o pé direito, definidos na Equação 2. á𝑟𝑒𝑎 =

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑖𝑛 (𝑒𝑞. 2) 𝑝é 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑖𝑡𝑜

Utilizaremos a equação 3, para determinação do comprimento (C) e largura (L) da câmara fria 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎 = √á𝑟𝑒𝑎

(𝑒𝑞. 3)

2.3 ISOLAMENTO O isolante utilizado na câmara fria foi retirado do catálogo da fabricante Danica (Tabela 3).

8

Tabela 3: Informações técnicas painel da DânicaZipco

Fonte: Manual DânicaZipco- Soluções termoisolantes e coberturas metálicas

2.4 CARGA TÉRMICA

2.4.1 TRANSMISSÃO DE CALOR PELAS PAREDES E TETO Calor flui para dentro da câmara fria através das paredes e teto, esse fenômeno ocorre por causa da diferença de temperatura existente entre o ambiente externo e o interior da câmara fria. Para determinação da carga térmica que flui através das paredes e do teto, faz necessário a utilização da equação 3. 𝑄1 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥 (∆𝑇) 𝑥 24 (𝑒𝑞. 4) Onde: Q1 = Quantidade de calor transferido (kcal/24) U = coeficiente global de transmissão de calor (kcal/(m².K) (tabela 3) A = Área (m²) ΔT = Diferença entra a temperatura externa e interna da câmara fria 24 = Números de horas

9

Considerando que a câmara fria se encontra em um ambiente condicionado, os acréscimos devidos à insolação são desconsiderados nos cálculos.

2.4.2 ILUMINAÇÃO Para definição da iluminação no interior da câmara fria, foi observada a norma NBR 5413.

Figura 1: Parâmetros para cálculo de iluminação Fonte: NBR 5413

O modelo de lâmpada utilizada nesse projeto será, Lâmpada Led Tubular Ho 36/40W T8 branca fria 2,40Bivolt. A tabela a seguir compreende os parâmetros para calculo de iluminação.

Tabela 4: Parâmetros para calculo de carga térmica de iluminação

PARAMETROS

VALORES

POTENCIA

40W

EFICIENCIA

95 lm/W

CONSTANTE (K)

0,09290304

Para descobrir a potencia total das lâmpadas para atender a iluminância referente à norma 5413, utiliza-se a equação a seguir.

10

𝑃=

𝐾 𝑥 𝑙𝑚 𝑥 𝑓𝑡 (𝑒𝑞. 5) 𝐸𝑓

Onde: P = Potencia total (W) K = constante ( 0,0929304) lm = numero de iluminância da câmara (figura 1) ft = área da superfície (ft²) Ef = eficiência da lâmpada (tabela 3) Depois de encontrada a potência total na eq. 5, deve-se utiliza a equação a seguir para determinar o numero de lâmpadas. 𝑛° 𝑑𝑒 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎𝑠 =

𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑒𝑞. 6) 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎

A carga térmica devido à iluminação será calculada mediante a equação a seguir: 𝑄2 = 𝑃 𝑥 0,860 𝑥 𝑛ℎ 𝑥 𝑓 (𝑒𝑞. 7) Onde: Q2 = Quantidade de calor devido à iluminação (kcal/24h) P = Potência total das lâmpadas Nh = número de horas de iluminação por dia f = fator de ajuste 

1,25 se tiver reator dentro da câmara



1,00 se não estiver reator dentro da câmara

2.4.3 CALOR DO PRODUTO As manteigas serão armazenadas na câmara, devendo possuir uma temperatura de conservação de 0°C. Como consta na tabela 1, o alimento ira passar

11

por uma variação de temperatura. Para o calculo da carga térmica alguns parâmetros devem ser observados.

Tabela 5: Parâmetros para cálculo de carga térmica das manteigas

Fonte: Notas de aula

Para calcular a carga térmica gerada pelas manteigas, deve-se utilizar a equação a seguir: 𝑄3 = 𝑚𝑜𝑣 𝑥 𝐶𝑎𝑐 𝑥 (𝑇𝑒 − 𝑇𝑖) (𝑒𝑞. 8) Onde: Q3 = Quantidade de calor do produto (kcal/24h) mov = movimentação diária (kg) (tabela 1) Cac = Calor especifico (kcal/kg°C) (tabela 5) Te = Temperatura externa (tabela 1) Ti = Temperatura interna (tabela 2)

12

2.4.4 EMBALAGEM Pela experiência, esta carga é aplicada apenas quando a quantidade de material utilizado na embalagem representa um valor maior que 10% do peso bruto que entra na câmara. Para verificação da carga térmica gerada pela embalagem, deve-se utilizar as seguintes equações. 𝑄𝑝 =

𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 (𝑒𝑞. 9) 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑐𝑜𝑡𝑒

𝑚𝑡𝑝 = 𝑄𝑝 𝑥 𝑚𝑝 (𝑒𝑞. 10) Onde: mtp = massa total dos pacotes Qp = quantidade de pacotes Mp = passa de cada pacote

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑚𝑡𝑝 + 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 ( 𝑒𝑞. 11)

A equação a seguir permitira verificar se as massas das embalagens correspondem a 10% da massa total. Verificando assim se a carga térmica das embalagens será levada em consideração.

𝑉𝑒𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 = 0,1 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑒𝑞 . 12) A equação a seguir possibilita o cálculo do calor gerado pelas embalagens, quando necessário.

𝑄4 = 𝑀𝑒𝑛𝑏 𝑥 𝐶𝑒𝑚𝑏 𝑥 (𝑇1 − 𝑇2) (𝑒𝑞. 13)

13

Onde: Q4 = Quantidade Calor devido às embalagens (kcal/24h) Memb = massa de embalagem (kg) Cemb = Calor específico do material da embalagem T1 = temperatura de entrada da embalagem na câmara T2 = temperatura de saída da embalagem

2.4.5 OCUPAÇÃO As pessoas que trabalham na câmera fria dissipam calor para o ambiente interno. O calor gerado por elas é calculado de acordo com o tempo de permanecia diário na câmara e o numero de pessoas que estão trabalhando.

A tabela a seguir possui os parâmetros necessários para o cálculo do calor gerados pelas pessoas.

Tabela 6: Parâmetros para cálculos da carga térmica de ocupação

PARAMETROS

VALORES

N° DE PESSOAS

3

HORAS TRABALHADAS

2 HRS

TEMPERATURA INTERNA

0°C

A equação a seguir possibilita o calculo do calor gerado pelas pessoas.

𝑄5 = 𝑛𝑝 𝑥 0,86𝑥 [ 272 − (6 𝑥 𝑇𝑖)] 𝑥 𝑛ℎ ( 𝑒𝑞. 14) Onde: Q5 = Quantidade calor devido às pessoas (kcal/24h)

14

Np = número de pessoas Nh = número de horas trabalhadas Ti = temperatura interna ( °C)

2.4.6 INFILTRAÇÃO

Cada vez que a porta da câmara fria é aberta, devido à movimentação diária do produto o ar externo penetra em seu interior, representando uma carga térmica adicional, esse fluxo de calor pode ser calculado pela equação a seguir. 𝑄6 = 𝑉 𝑥 𝑁 𝑥 𝐺 𝑥 (1 − 𝐸) (𝑒𝑞. 15) Onde: Q6 = Quantidade de calor infiltrado (kcal/24h) V = volume da câmara (m³) N = Numero de aberturas de portas (trocas de ar) (Tabela 7) G = Ganho de energia por m³ de câmara, em função de temperaturas e umidade relativa interna e externa (kcal/ m³) (tabela 8 ) E = Efetividade do dispositivo de proteção

15

Tabela 7: Troca de ar/24h por abertura de porta e infiltração

Fonte: Notas de aula

Tabela 8: Calor necessário para resfriar o ar externo até a temperatura da câmara

Fonte: Notas de aula

16

2.4.7 GARGA TERMICA TOTAL Para obtenção da carga térmica total, será necessário realizar o somatório de do valor de cada carga térmica calculada acima. Mediante a seguinte equação. 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5 + 𝑄6 (𝑒𝑞. 16) Onde: Q1 = Quantidade Calor transferido pelas paredes e teto (kcal/24h) Q2 = Quantidade de calor devido a iluminação (kcal/24h) Q3 = Quantidade de calor do produto (kcal/24h) Q4 = Quantidade de calor devido às embalagens (kcal/24h) Q5 = Quantidade de calor devido às pessoas (kcal/24h) Q6 = Quantidade de calor de infiltração (kcal/24h)

É desejado adicionar um fator de 10% da carga térmica total como margem de segurança.

𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 0,1 𝑥 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑒𝑞. 17)

Para a seleção correta do evaporador, e necessário saber a quantidade de horas de funcionamento diária da câmara fria, diminuindo o tempo de degelo. Sendo assim possível mensurar a carga térmica requerida.

𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 =

𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 24 − 𝑑𝑒𝑔𝑒𝑙𝑜 𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑎

Onde: 24 = horas de funcionamento diário da câmara fria

(𝑒𝑞. 18)

17

4 = horas diárias de degelo

3 RESULTADOS

3.1 DIMENSÕES DA CAMARA FRIA

Para calcular o volume da câmara foi utilizada a equação 1, os parâmetros necessários para o calculo se encontram na tabela 1 e 2.

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 min. =

80000 𝑘𝑔 500 𝑘𝑔/𝑚³

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 min. = 160 𝑚³

Para determinar a área da sabe, utiliza - se a equação 2.

á𝑟𝑒𝑎 =

160𝑚³ 4𝑚

á𝑟𝑒𝑎 = 40𝑚²

Visando uma melhor acomodação dos produtos no interior da câmara fria, a mesma será dotada de 7 (sete) prateleiras, sendo que cada comporta até 23,40m³ de manteiga, considerando as seguintes dimensões para cada prateleira.

Tabela 9: Dimensões prateleiras

PRATELEIRAS COMPRIMENTO LARGURA ALTURA VOLUME

5,7 m 1,080m 3,8m 23,40m³

18

Figura 2: Prateleira

Levanto em consideração a movimentação das pessoas no interior da câmara fria, foram acrescentados corredores de 70 cm entre as prateleiras e 1 m entre as mesmas e as paredes. Sendo assim, as dimensões da câmara fria estão constadas na tabela a seguir. Tabela 10: Dimensões câmara fria

CAMARA FRIA COMPRIMENTO

13 m

LARGURA

7,5m

ALTURA

4m

AREA

97,5m²

VOLUME

390m³

3.2 CARGA TERMICA DEVIDOS AS PAREDES E O TETO A câmara fria se encontra em um ambiente condicionado e está apoiada sobre o solo, passam a serem desconsiderados os efeitos de acréscimo de temperatura e a carga térmica do piso. Os cálculos das cargas térmicas das paredes Norte, Sul, Leste, Oeste e do teto, são descritos abaixo.

19

Tabela 11: Área das paredes e do teto

ORIENTAÇÃO

ÁREA

VALOR

Norte

13 X 4

52 m²

Sul Leste Oeste Teto

13 X 4 7,5 X 4 7,5 X 4 13 X 7,5

52 m² 30 m² 30 m² 97,5 m²

Tabela 12: Carga térmica das paredes Leste/Oeste

PARAMETROS COEFICIENTE CONVECTIVO AREA TEMPERATURA EXTERNA TEMPERATURA INTERNA

SIMBOLO U A Te Ti

VALOR 0,2018 30m² 28°C 0°C

REFERENCIA TABELA 3 TABELA 11 TABELA 1 TABELA 2

Tabela 13: Carga térmica das paredes Norte/Sul

PARAMETROS COEFICIENTE CONVECTIVO AREA TEMPERATURA EXTERNA TEMPERATURA INTERNA

SIMBOLO U A Te Ti

VALOR 0,2018 52m² 28°C 0°C

REFERENCIA TABELA 3 TABELA 11 TABELA 1 TABELA 2

Tabela 14: Carga térmica do teto

PARAMETROS COEFICIENTE CONVECTIVO AREA TEMPERATURA EXTERNA TEMPERATURA INTERNA

SIMBOLO U A Te Ti

VALOR 0,2018 97,5m² 28°C 0°C

𝑄𝑙𝑒𝑠𝑡𝑒 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥(∆𝑇) 𝑥 24 𝑄𝑙𝑒𝑠𝑡𝑒 = 0,2018 𝑥 30 𝑥 ( 28 − 0 ) 𝑥 24 𝑄𝑙𝑒𝑠𝑡𝑒 = 4068,28 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

REFERENCIA TABELA 3 TABELA 11 TABELA 1 TABELA 2

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𝑄𝑜𝑒𝑠𝑡𝑒 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥(∆𝑇) 𝑥 24 𝑄𝑜𝑒𝑠𝑡𝑒 = 0,2018 𝑥 30 𝑥 (28 − 0) 𝑥 24 𝑄𝑜𝑒𝑠𝑡𝑒 = 4068,28 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

𝑄𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥(∆𝑇) 𝑥 24 𝑄𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 = 0,2018 𝑥 52 𝑥 (28 − 0) 𝑥 24 𝑄𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 = 7051,70 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

𝑄𝑠𝑢𝑙 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥(∆𝑇) 𝑥 24 𝑄𝑠𝑢𝑙 = 0,2018 𝑥 52 𝑥 (28 − 0) 𝑥 24 𝑄𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 = 7051,70 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

𝑄𝑡𝑒𝑡𝑜 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥(∆𝑇) 𝑥 24 𝑄𝑡𝑒𝑡𝑜 = 0,2018 𝑥 97,5 𝑥 (28 − 0) 𝑥 24 𝑄𝑡𝑒𝑡𝑜 = 13221,93 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

𝑄1 = 𝑄𝑙𝑒𝑠𝑡𝑒 + 𝑄𝑜𝑒𝑠𝑡𝑒 + 𝑄𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 + 𝑄𝑠𝑢𝑙 + 𝑄𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑄1 = 4068,28 + 4038,28 + 7051, 70 + 7051,70 + 13221,93 𝑄1 = 35461,89 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

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Figura 3: Vista explodida dos painéis utilizados nas paredes e tetos

3.3 GARGA TÉRMICA DEVIDO A ILUMINAÇÃO Para descobrir a potência total das lâmpadas para atender a iluminância referente à norma 5413, utiliza-se a equação a seguir. 𝑃=

𝑃=

𝐾 𝑥 𝑙𝑚 𝑥 𝑓𝑡 (𝑒𝑞. 5) 𝐸𝑓

0,09290304 𝑥 150 𝑥 1049,48 95 𝑃 = 153,94 𝑊

O modelo de lâmpada utilizada nesse projeto será, Lâmpada Led Tubular Ho 36/40W T8 branca fria 2,40Bivolt. 𝑛° 𝑑𝑒 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎𝑠 =

𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑒𝑞. 6) 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎

𝑛° 𝑑𝑒 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎𝑠 =

153,94 40

𝑛° 𝑑𝑒 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎𝑠 = 3,84 => 4

22

A carga térmica devido à iluminação será calculada mediante a equação 7. 𝑄2 = 𝑃 𝑥 0,860 𝑥 𝑛ℎ 𝑥 𝑓 (𝑒𝑞. 7) 𝑄2 = 160 𝑥 0,860 𝑥 2 𝑥 1 𝑄2 = 272,5 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

Figura 4: Planta baixa com iluminação

3.4 GARGA TÉRMICA DEVIDO AO PRODUTO Para calcular a carga térmica gerada pelas manteigas, deve-se utilizar a equação 8

𝑄3 = 𝑚𝑜𝑣 𝑥 𝐶𝑎𝑐 𝑥 (𝑇𝑒 − 𝑇𝑖) (𝑒𝑞. 8) 𝑄3 = 3000 𝑥 0,64 𝑥 (28 − 0) 𝑄3 = 53760 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

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3.5 GARGA TÉRMICA DEVIDO A EMBALAGEM Pela experiência, esta carga é aplicada apenas quando a quantidade de material utilizado na embalagem representa um valor maior que 10% do peso bruto que entra na câmara. Para o calculo da massa total das embalagens, deve-se utilizar as equações a seguir. 𝑄𝑝 =

𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 (𝑒𝑞. 9) 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑐𝑜𝑡𝑒 𝑄𝑝 =

3000 100

𝑄𝑝 = 30 𝑝𝑎𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠

𝑚𝑡𝑝 = 𝑄𝑝 𝑥 𝑚𝑝 (𝑒𝑞. 10) 𝑚𝑡𝑝 = 30 𝑥 5 𝑚𝑡𝑝 = 150 𝑘𝑔

A equação 12 permite verificar se as massas das embalagens correspondem a 10% da massa total. Verificando assim se a carga térmica das embalagens será levada em consideração 𝑉𝑒𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 = 0,1 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑒𝑞 . 12) 𝑉𝑒𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 = 0,1 𝑥 ( 150 + 3000) 𝑉𝑒𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 = 315 𝑘𝑔 Logo, conclui- se que não haverá necessidade de considerar a carga térmica devida aos pacotes, pois a massa das embalagens é inferior a 10% da massa total.

24

3.6 GARGA TÉRMICA DEVIDO OCUPAÇÃO Três funcionários trabalharão na câmara fria durante 2 horas por dias, a fim de executarem a movimentação diária de 3000 kg de manteiga. O calculo da carga térmica liberada pelos funcionários pode ser calculado utilizando a equação 14.

𝑄5 = 𝑛𝑝 𝑥 0,86𝑥 [ 272 − (6 𝑥 𝑇𝑖)] 𝑥 𝑛ℎ ( 𝑒𝑞. 14) 𝑄5 = 3 𝑥 0,86𝑥 [ 272 − (6 𝑥 0)] 𝑥 2 𝑄5 = 1403,52 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

3.7 GARGA TÉRMICA DEVIDO A INFILTRAÇÃO O cálculo de infiltração é baseado na entrada de calor quando a porta da câmara é aberta pelos funcionários. O calculo de carga térmica baseado na infiltração de calor pode ser calculado utilizando a equação 15. 𝑄6 = 𝑉 𝑥 𝑁 𝑥 𝐺 𝑥 (1 − 𝐸) (𝑒𝑞. 15) 𝑄6 = 390 𝑥 4,1 𝑥 15,52 𝑥 (1 − 0) 𝑄6 = 24816,48 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

3.8 GARGA TÉRMICA TOTAL A carga térmica total pode ser obtida através dos somatórios das cargas calculadas anteriormente. É desejado adicionar 10% do valor da carga térmica total como fator de segurança.

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5 + 𝑄6 (𝑒𝑞. 16)

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𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 35461,89 + 272,5 + 53760 + 0 + 1403,52 + 24816,48 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 115714,39 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 0,1 𝑥 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 115714,39 + 0,1 𝑥 115714,39 𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 = 127285,82 𝑘𝑐𝑎𝑙/24ℎ

3.9 SELEÇÃO DO EVAPORADOR Para seleção do evaporador é necessário o conhecimento da carga térmica corrigida, para o calculo do calor requerido deve - se utilizar a equação 18. 𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 24 − 𝑑𝑒𝑔𝑒𝑙𝑜 𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑎 127285,82 𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 24 − 4

𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 =

(𝑒𝑞. 18)

𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 6364,30 𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ Para atender o 𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 será empregado o total de um evaporador da marca MIPAL EVIA 6 polos, modelo 136104, contendo 4 motoventiladores com capacidade de 1608 kcal/h cada um.

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Tabela 15: Modelos evaporadores MIPAL EVIA 6 polos

Fonte: Catálogo MIPAL EVIA

Figura 5: evaporador MIPAL EVIA 6 polos Fonte: Catálogo MIPAL

3.10 ELEÇÃO DAS UNIDADES CONDESADORAS Para selecionarmos a unidade condensadora, tendo escolhido como gás refrigerante o R22 (Médias e Altas temperaturas), utilizaremos o catálogo da marca “Danfoss”.

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Tabela 16: Modelos de Unidades Condensadoras Danfoss

Fonte: Catálogo Condensadoras Danfoss

Para atender o 𝑄𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 no valor 6364,30kcal/h na temperatura de evaporação de 0°C, será empregada a unidade condensadora da marca Danfoss HCM 032 com capacidade de refrigeração de 6491 kcal/h.

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Figura 6: Unidade condensadora Danfoss HCM 032 Fonte: Catálogo Danfoss

3.11 SELEÇÃO DA VALVULA DE EXPANSÃO A seleção da válvula de expansão ocorre com base na temperatura de evaporação do fluido (0°C). Para uma correta seleção da válvula é necessários o uso das equações a seguir. 𝑘𝑐𝑎𝑙 𝐵𝑇𝑈 (𝑒𝑞. 19) 𝑥 3,97 = ℎ ℎ

6364,30 𝑥 3,97 = 25266,27

𝐵𝑇𝑈 ℎ

𝐵𝑇𝑈 ℎ

𝐵𝑇𝑈 ÷ 12000 = 𝑇𝑅 ( 𝑒𝑞. 20) ℎ 25266,27 ÷ 12000 = 𝑇𝑅 𝑇𝑅 = 2,10

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Para selecionarmos a válvula de expansão, tendo escolhido como gás refrigerante o R22 (Médias e Altas temperaturas), utilizaremos a tabela da marca “Danfoss”.

Tabela 17: Tabela modelos de válvulas de expansão Danfoss

Fonte: Catálogo de válvulas Danfoss

O modelo 068-2007 foi selecionado de acordo com a temperatura de evaporação (0°C), capacidade nominal em toneladas de refrigeração (2,10) e de acordo com o fluido refrigerante (R-22).

Figura 7: Válvula Danfoss Fonte: Catálogo Danfoss

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3.12 MONTAGEM DO SISTEMA DE REFRIGERAÇAO

Figura 8: Sistema de refrigeração

Figura 9: Esquema de montagem

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3.13 ESTRUTURA METALICA

Figura 10: Estrutura metálica de sustentação

3.14 VISAO GERAL CAMARA FRIA

Figura 11: Câmara fria

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4 DIAGRAMA DE MOLLIER

As propriedades termodinâmicas são representadas por gráficos mais conhecidos como diagrama P-H. o diagrama de mollier apresenta as condições do circuito de refrigeração empregado neste dimensionamento. As definições anteriores, nos torna capaz de definir os dados de entrada para a geração do diagrama a seguir.

Figura 12: Diagrama de mollier do circuito frigorígeno

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Tabela 18: Pontos de estado do circuito frigorígeno

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5 ORÇAMENTO Tabela 19: Orçamento

Fonte: Refricenter Indústria e Comercio de Refrigeração