Para ser assertivo no cálculo da carga térmica sensível e latente é imprescindível considerar as curvas de resfriamento e quebra do produto.
Para definição das curvas de resfriamento e quebra do produto é necessária análise das alterações químicas, físicas ou microbianas, que podem reduzir a qualidade do alimento ou ainda inutilizar o produto para consumo.
A carcaça suína mantida com a gordura subcutânea que serve como isolante térmico pode ser submetida à temperatura de resfriamento muito baixa, sendo comum emprego de choque térmico com o objetivo de contribuir para evitar o aparecimento de carne PSE.
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Para simplificação das dicas não será considerado o choque térmico.
Em sistemas de resfriamento por ar forçado, o produto representa a parcela mais importante da carga térmica total.
Sem as curvas de resfriamento e quebra do produto não é possível dimensionamento das curvas da carga térmica sensível e latente.
Sem o dimensionamento das curvas da carga térmica sensível e latente não é possível definir a vazão de recirculação do ar, assim como, a capacidade térmica necessária para atender as curvas de resfriamento e quebra do produto.
ΔT = Diferença de temperatura entre o ar ambiente e o ar insuflado (ºC)
Δx = Diferença de umidade específica entre o ar ambiente e o ar insuflado (gramas de água / Kg de ar)
Qs = Calor sensível (Kcal/h)
Ql = Calor latente (Kcal/h)
m = Massa do ar recirculado (Kg/h)
c = Calor específico do ar (Kcal/Kg)
Abaixo uma ilustração da curva de resfriamento de carcaças suínas em uma câmara (sem choque térmico).
Abaixo uma ilustração da curva de quebra das carcaças suínas resfriadas por ar forçado em uma câmara (sem choque térmico).
Abaixo uma ilustração da condição psicrométrica de uma câmara para resfriamento de carcaças suínas considerando a vazão do ar constante.
Observe que quanto maior for o ΔT no trocador de calor (temperatura de retorno do ar – temperatura de insuflamento do ar), maior será o Δx, e, consequentemente maior será a quebra do produto.
Ao dividir a somatória da carga térmica (Kcal) pelo tempo total de resfriamento (Horas), esta se considerando (equivocadamente) que as curvas de resfriamento e quebra do produto é uma reta.
A capacidade do trocador de calor, assim como, a vazão de recirculação de ar, deve atender a carga térmica de pico para garantir o atendimento das curvas de resfriamento e quebra do produto.
Abaixo uma ilustração comparando a carga térmica de pico com a carga térmica média em uma câmara para resfriamento de carcaças suínas por ar forçado.
Observe como no intervalo de tempo de 01 hora a carga térmica de pico, considerando as curvas de resfriamento e quebra do produto, pode ser muito maior do que a carga térmica média, considerando a somatória da carga térmica dividida pelo tempo total de resfriamento.
No processo de resfriamento do produto por ar forçado não é recomendado dividir a somatória da carga térmica pelo tempo de funcionamento do equipamento frigorífico e depois adicionar um coeficiente de segurança.
O coeficiente de segurança, normalmente aplicado para atender a instabilidade na produção, assim como, a flutuação do regime no ciclo de compressão a vapor, pode não ser suficiente para garantir a carga térmica de pico.
Vazão de ar e capacidade do trocador de calor definidos pela carga térmica média, (somatória da carga térmica dividida pelo tempo total de resfriamento) não atenderá as curvas de resfriamento e quebra, podendo comprometer a qualidade e segurança do produto e prejudicar o retorno financeiro.
Abaixo uma ilustração do perfil da carga térmica em uma câmara para resfriamento de carcaças suínas por ar forçado.
Abaixo uma ilustração comparando a carga térmica do produto com as demais cargas térmicas em uma câmara para resfriamento das carcaças suínas por ar forçado.
O projeto da câmara deve garantir condições idênticas de resfriamento em todas as carcaças.
Para garantir o resultado esperado é muito importante a disposição das carcaças na câmara, assim como, a distribuição e velocidade do ar na superfície das carcaças.
Escolha do fluído refrigerante
Amônia (R717) é o fluído refrigerante mais utilizado pelas indústrias alimentícias devido ao baixo custo (R$/Kg), baixo volume específico (m3/Kg), alto calor de vaporização (Kcal/kg) e ser um refrigerante natural com baixo consumo de energia (Kwh) no ciclo de compressão a vapor. Conceitos de projetos inadequados, despreparo de operadores, instalações antigas com pouca ou nenhuma manutenção favorecem acidentes com vazamentos de amônia, o que têm motivado indústrias alimentícias a buscarem alternativas para aumento da segurança dos colaboradores.
É importante reduzir o volume do fluído refrigerante amônia, enclausurar equipamentos com evaporação direta, instalar sistema para detecção, ventilação e lavagem do ar concentrado de amônia.
Refrigerantes indiretos, utilizando misturas de anticongelantes com água (propilenoglicol, tyfoxit, etc.) não são recomendados para baixas temperaturas devido à alta viscosidade, mas, em baixa concentração, podem ser excelentes alternativas para aumento da segurança dos colaboradores.
Selecionamento das unidades compressoras
É importante a construção da curva de simultaneidade das cargas térmicas, definindo períodos de produção, tempo de carregamento das câmaras de resfriamento, curvas das cargas térmicas por câmara e somatória de todas as cargas térmicas de (hora em hora) durante o ano.
Com o dimensionamento da simultaneidade é possível definir o perfil da carga térmica, possibilitando a escolha da quantidade e capacidades unitárias das unidades compressoras para atendimento da carga térmica máxima, assim como, das cargas térmicas parciais com o melhor coeficiente de performance.
O sistema para gerenciamento em grupo das unidades compressoras pode ser:
a- Através de “set point” fixo, pré-definido para estabilização da pressão de aspiração,
b- Através de “set point” variável, ajustado por um conjunto de variáveis (do processo e ciclo de compressão a vapor).
A lógica de controle deve contemplar análise de tendência às cargas parciais, projetando o melhor coeficiente de performance da instalação para tomada de decisão através de:
a- Ajuste do “set point”,
b- Aumento/redução do deslocamento volumétrico,
c- Ligando/desligando unidades compressoras.
Acreditando que:
a- Não é razoável desconsiderar praticas anteriores,
b- Que o melhor argumento de vendas é comprometimento com resultados,
c- Que o diferencial competitivo esta no menor preço e/ou nas garantias mensuráveis,
Gostaria de poder contribuir indicando empresa com competências para garantir entregas de projeto, equipamentos e instalações.
Caso deseje dicas ou estudos que contribuam para aumentar a assertividade dos sistemas de ventilação, climatização e refrigeração entre em contato. [email protected]
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