camara fria guilherme impressao

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: Refrigeração e Ar Condicionado PROFESSOR: Orosimbo

Projeto de uma câmara fria para estocagem de mussarela

Alunos: Guilherme Augusto de Oliveira

Uberlândia, 09 de Dezembro de 2010

1. Dados de Projeto3
2.1. Revestimento do Teto, Paredes e Piso4
3. Cálculo da Carga Térmica5
3.1. Calor de Condução6
3.1.1. Calor nas Paredes6
3.1.2. Calor no Piso e Teto6
3.2. Calor de Infiltração6
3.3. Calor de Produto8
3.4. Calor de Pessoas9
3.5. Calor de Iluminação10
3.6. Carga Térmica dos Motores10
4. Carga Térmica Total1
5. Seleção dos Equipamentos1
5.1. Evaporador1
5.2. Unidade Condensadora15
6. Relação dos Equipamentos Selecionados16

Conteúdo 7. Vistas e Plantas do Projeto ................................................................................................... 17

1. Dados de Projeto

Será projetada uma câmara fria, localizada em Goiânia, com capacidade de estocagem de 25 toneladas, e movimentação diária de 1,5 toneladas, para armazenar mussarela.

Localização: Goiânia - GO

TBS = 3 ºC TBU = 26 ºC

Tmáx = 37,3 ºC UR = 58,7%

Patm= 92,971 kPa h = 85,48 kJ/kg w = 0,0204 kg/kg de ar seco v = 0,9761 m³/kg ρ = 1,024485 kg/m³

O produto a ser armazenado é mussarela, na quantidade de 25 toneladas, com 1,5 toneladas de movimentação/dia.

Tabela 1- Características de Armazenagem

Pela tabela acima, conclui-se que uma caixa de madeira pode armazenar 30 kg de mussarela. Portanto, serão necessárias 834 caixas para armazenar as 25 toneladas de mussarela. Cada caixa tem 0,0513 m³ de volume. Portanto, o volume que a carga ocupará será de 43 m³. Considerando que cada pilha tem 8 caixas, cada pilha terá 3,04 m. Serão 105 pilhas, que poderão ser distribuídas em 15 pilhas ao longo do comprimento e 7 ao longo da largura. Portanto, têm-se as seguintes dimensões para a câmara fria:

Comprimento: 10 m; Largura: 5 m (para se ter espaço para movimentação da carga com pallets) Altura: 4,5 m

Figura 1 – Ilustração da câmara fria projetada 2. Dimensionamento de Isolamento

cfinsextiso iso

Para se ter um isolamento de boa qualidade, tem-se:

kcal q

Considerando um calor de insolação a oeste, parede clara, tem-se insT = 2ºC. 2.1. Revestimento do Teto, Paredes e Piso

Kiso

Liso

Pela tabela abaixo, escolhe-se o seguinte revestimento: Tabela 2 – Características dos revestimentos da TECTÉRMICA®:

Tabela 3 – Exigência para Armazenagem e propriedades do queijo

Serão necessários 235 m² de revestimento para a câmara fria, contemplando o revestimento do teto e do chão e das paredes. Desta forma, efetuando a compra de 250 m², pode-se construir o revestimento da câmara fria com segurança.

3. Cálculo da Carga Térmica A carga térmica de refrigeração é dada por:

degQQQQQQQQCT peilmotmppric Onde:

CT = Carga térmica de refrigeração Qc = Calor de condução

Qi = Calor de infiltração Qpr = Calor de produto Qmp = Calor de metabolismo da carga de produtos Qmot = Calor de motores Qil = Calor de iluminação Qpe = Calor de pessoas

  24cfiec TTTAUQ 

3.1. Calor de Condução U = 0,25 Kcal/m².h.ºC

3.1.1. Calor nas Paredes

3.2. Calor de Infiltração

VE= Volume de ar externo que penetra na câmara por dia (m3 /dia)

E = Peso específico do ar externo (kg/m3 ) vE = Volume específico do ar externo (m3 /kg) he= Entalpia do ar externo (kcal/kg) hi = Entalpia do ar nas condições da câmara fria (kcal/kg)

Vcf = Volume da câmara fria (m3 ) n = Numero diário de trocas de ar por dia (m3 /dia)

Z = fator de movimentação na câmara

A tabela abaixo mostra valores de n para valores de volume da câmara fria e temperatura de operação das mesmas:

Tabela 4 - Número de trocas diárias do ar nas câmaras – n Vcf (M³) T < 0°C T ≥ 0°C

170 5,6 6,5 225 5,05 5,6 230 5 5,5

Interpolando, tem-se que n = 5,6. Para uma circulação normal de pessoal na câmara, tem-se que Z = 1. O volume de ar externo que penetra na câmara é dado por:

Exterior:

Tbs= 3 ºC

Interior:

    fcgcgcgerpr TTCpLTTCpDQ 

3.3. Calor de Produto

Qpr = calor devido a resfriamento e congelamento de produto (Kcal/dia) D = fluxo diário de produto (Kg/dia): 1500 kg/dia

Cpr= calor específico do produto resfriado: 0,50 Kcal/Kg C

Cpcg= calor específico do produto congelado: 0,31Kcal/Kg C L = calor latente de solidificação: 30 Kcal/Kg

Tcg = temperatura de congelamento: -2 C

Te,Tf = temperatura de entrada e final do produto ( C)

3.4. Calor de Pessoas

Qpe=N.qmet .t Onde:

Qpe = Calor devido a presença de pessoas (kcal/dia) N = Número de pessoas t = Tempo de permanência das pessoas nas câmaras (horas/dia) qmet = Calor de metabolismo de pessoas

Pela tabela abaixo, tem-se o calor de metabolismo por pessoa, de acordo com a faixa de temperatura:

Tabela 5 – Calor de metabolismo de pessoa por hora e para várias faixas de temperatura

Temperatura (°C)

Calor de Metabolismo (kcal/h. pessoa)

Supondo uma média de três pessoas que permanecem na câmara fria por 3 horas por dia, tem-se que:

3.5. Calor de Iluminação

Qil = Calor devido a iluminação (kcal/dia) W = Potência de iluminação instalada (Watts) t = Número de horas de funcionamento das lâmpadas (horas/dia)

Supondo que a iluminação da câmara seja de 3 W/m² e que as lâmpadas fiquem ligadas por 5 horas/dia, tem-se:

3.6. Carga Térmica dos Motores

Qmot.vent= Pmot(CV) 632t η mot

CTaprox.= Qc+ Qi+ Qpr+ Qpe+ Qil

Calculando a carga térmica aproximada, tem-se:

A tabela abaixo relaciona a eficiência do equipamento com a sua potência em CV: Tabela 6 – Relação entre a potência e o rendimento do motor

Para uma carga de 1,45 TR, tem-se que o rendimento é de 78%. Supõe-se que os motores fiquem ligados 21 horas por dia.

Portanto, tem-se:

4. Carga Térmica Total A tabela abaixo traz as cargas térmicas parciais, que somadas resultam na carga térmica total: Tabela 7 – Valores das cargas térmicas do sistema

Condução (Kcal/dia)

Infiltração (kcal/dia)

Produto (kcal/dia)

Pessoas (kcal/dia)

Iluminação (kcal/dia)

Motores (kcal/dia)

CT Total

CT Total (kcal/dia) (TR)

5. Seleção dos Equipamentos

5.1. Evaporador CT = 3,2 TR = 9676,8 kcal/h =10,086 Kw

Tcf = 1,8ºC ΔT = Tcf – Tev → 10°C a 15° C ΔT mínimo 5°C Tcf = Temperatura da Câmara Fria Tev = Temperatura de Evaporação

ΔT = 10 = 1,8 - Tev

Tev = -8,2ºC A tabela abaixo mostra alguns modelos da THERMOKEY:

Tabela 8 - Catálogo de Evaporadores – Fabricante Thermokey

Aproximando os dados de projeto com os que são fornecidos pelo fabricante, optouse por escolher 02 trocadores de calor FTC33R, -10/0ºC, com 6,28 kW de potência e vazão de ar de 2520 m³/h.

Tabela 9 – Outras informações do trocador de calor Tabela 10 – Conexões, peso líquido e área de troca dos aparelhos escolhidos

Tabela 1 – Desenho esquemático do evaporador

5.2. Unidade Condensadora Abaixo, consta o catálogo da Danfoss, para unidades condensadoras:

Tabela 12 – Catálogo de Unidades Condensadoras DANFOSS

Foram escolhidas 02 unidades condensadoras DANFOSS HCM 040, Para uma temperatura ambiente de 35ºC, com uma capacidade de refrigeração de 53 kcal/h, e potência consumida de 3,2 kW.

Tabela 13 – Dados gerais das unidades condensadoras

6. Relação dos Equipamentos Selecionados

EQUIPAMENTO FABRICANTE MODELO QTDE EVAPORADOR THERMOKEY FTC33R 2

UNIDADE CONDENSADORA DANFOSS HCM040 2

7. Vistas e Plantas do Projeto Figura 2 – Esboço da vista frontal da Câmara Fria proposta

Figura 2 – Esboço da vista superior da Câmara Fria proposta

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