ARMAZENAMENTO DE PÊRAS

Universidade Estadual do Goiás

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Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnuCeT Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnuCeT

PROJETO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA PARA PROJETO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA PARA

 ARMAZENAMENTO DE PÊRA  ARMAZENAMENTO DE PÊRA

Ludmilla Souza Barbosa Ludmilla Souza Barbosa

 Anápolis, Junho de 2007.  Anápolis, Junho de 2007.

Universidade Estadual do Goiás

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Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnuCET Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnuCET

PROJETO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA PARA PROJETO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA PARA

 ARMAZENAMENTO DE PÊRA  ARMAZENAMENTO DE PÊRA

Ludmilla Souza Barbosa Ludmilla Souza Barbosa

Dis

Discipciplinlina: a: ConConservservaçãação o a a frifrioo de produtos Agrícolas de produtos Agrícolas P Prrooffeessssoorraa: : DDrr..ª ª MMaarriiaa Madalena Rinaldi Madalena Rinaldi  Anápolis, Junho de 2007.  Anápolis, Junho de 2007.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ₀₁

2 INSTALAÇÕES FRIGORIFICAS ₀₃

2.1 Armazenagem Refrigerada ₀₃

2.1.1 Princípios de Refrigeração compressão ₀₃

2.1.2 Componente do Sistema de Refrigeração 04

2.2 Construções de Câmaras ₀₅ 2.2.1 Circulação de Ar   07 2.2.2 Umidade 07 2.2.3 Temperatura 08 2.2.4 A composição da atmosfera 09 2.2.5 Ventilação 09

3 EMBALAGENS PARA FRUTAS ₀₉

4 DETERMINAÇÃO DA CARGA TÉRMICA ₁₂

4.1 Cálculo da carga térmica ₁₂

4.1.1 Parâmetros ₁₃ 4.2 Transmissão ₁₄ 4.3 Infiltração ₁₅ 4.4 Resfriamento ₁₆ 4.5 Respiração ₁₆ 4.6 Embalagem ₁₇ 4.7 Palete ₁₇ 4.8 Cargas Adicionais ₁₈ 4.8.1 Iluminação 18 4.8.2 Motores 19 4.8.3 Empilhadeira: 19 4.8.4 Pessoas 19

5 CARGA TÉRMICA TOTAL ₂₀

6 EQUIPAMENTO ₂₁

7 LAYOUT DA CÂMARA ₂₂

8 CONCLUSÃO ₂₃

1 INTRODUÇÃO

 Atualmente, as Centrais de Abastecimento S.A. (CEASA) são responsáveis por quase totalidade de comercialização das hortifrutícolas no País, existindo cerca de 50 unidades, distribuindo em torno de 25 milhões de toneladas de frutas e hortaliças por ano. A Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo (CEAGESP), o mais importante mercado atacadista de frutas e hortaliças na América Latina, comercializou, em 2000, a média de 11 mil toneladas por dia, com perdas diárias que chegaram a 15% desse total (NETO et al., 2006).

 Apesar da inexistência de estatísticas oficiais, o desperdício de frutas e hortaliças no Brasil é estimado em mais de 40% da produção, o que representa mais de 14 milhões de toneladas. Enquanto essa perda supera a produção total de muitos países da América Latina, mais de 30% da população brasileira não tem acesso a nenhum tipo de fruta ou hortaliça. Dentre as frutas de grande importância nacional, temos a pereira (Pirus communis L.), que possui um alto consumo, sendo a quarta

fruta de clima temperado mais consumido no Brasil, após a maçã e o pêssego (Nakasu e Leite, 1990; Zecca, 1995). No entanto, quando se compara a produção brasileira dessas frutas, é a menos expressiva, o que impõe ao país a condição de segundo maior importador, com cerca de 162 mil toneladas, em 1997 (João et al. 2002; Madail e Reichert, 2002).

 A pêra é considerada um fruto típico de clima temperado sendo os seus principais cultivares originários do Oriente e da Europa, onde o inverno é de frio intenso. A pereira é uma planta que necessita de enxertia, com a utilização do marmeleiro ou das próprias pêras orientais, e polinização cruzada; geralmente as plantas entram em produção a partir do terceiro ano e a colheita ocorre entre dezembro e abril. A pêra é uma fruta delicada, necessitando de ambiente frio e umidade para uma boa conservação (SATO & ASSUMPÇÃO, 2003).

Os mesmos autores sintam ainda que geralmente, seu armazenamento pode alcançar até 3 meses em temperaturas entre menos de 1,5° e O°C e umidade relativa entre 90% e 95%, sendo ainda necessário boa ventilação, pois sua casca é sensível a gases como dióxido de enxofre (SO2 ) e gás carbônico (CO2 ). Alguns

depósitos utilizam ambiente controlado para esses gases, cujo percentual varia de acordo com a variedade, sempre com a finalidade de conservar o fruto em ótimas condições para o consumo in natura.

Com a abertura econômica, e conseqüentemente uma concorrência mais acirrada, é importante que não somente o produtor agrícola, mas também toda a cadeia de alimentos aumente a produtividade e também a qualidade. Estes fatores já começam a ser primordiais para a própria sobrevivência econômica dos envolvidos.

 As perdas podem ser reflexos da falta de utilização de tecnologias pós-colheita apropriadas, como, por exemplo, armazenamento e embalamento adequados a cada produto. De acordo com CORTEZ et al. (2002) e THOMPSON (2002) citados por NETO et al. (2006), a qualidade inicial do produto, o tipo de manuseio e o método de armazenamento utilizado influenciam na qualidade final do produto. Quanto mais baixa a temperatura, mais lentamente ocorrerão as reações químicas, as ações enzimáticas e o crescimento microbiano. Todavia, os produtos possuem diferentes níveis de tolerância à baixa temperatura. Estas perdas poderiam ser reduzidas e minimizadas através do uso de conceitos de engenharia, tais como a introdução da "Cadeia do Frio". A "Cadeia do Frio" é um conceito bastante conhecido nos países desenvolvidos e consiste basicamente em resfriar o produto desde a colheita e mantê-lo frio até o consumo final (TANABE & CORTEZ, 1998).

. Ainda hoje no Brasil, que é um país onde a temperatura ambiente é relativamente alta, é comum o produto só receber refrigeração nos refrigeradores domésticos. Mesmos nos grandes supermercados são raros os produtos agrícolas que são comercializados refrigerados. Existe uma tendência de aumento na utilização da refrigeração, não somente por exigência do consumidor, mas também porque, segundo pesquisas de mercado, o consumidor vai ao supermercado movido pela necessidade de consumir produtos "in natura", sendo que estes produtos acabariam servindo de chamariz para os outros produtos do supermercado.

Dentro desse contexto este projeto tem o objetivo de fornecer informações sobre a cadeia do frio e sua importância para frutas e hortaliças destinadas ao consumo “in natura”, embalagens adequadas, bem como demonstra um projeto de uma câmara frigorífica para pêra.

2. INSTALAÇÕES FRIGORÍFICAS

Os hortofrutícolas são tecidos vivos sujeitos as alterações contínuas após a colheita. Algumas dessas alterações são desejáveis para o consumidor, outras são totalmente indesejáveis, pois diminuem a qualidade do produto ou implicam mesmo a sua perda. Estas alterações não podem ser evitadas. Pode, no entanto, recorrendo à aplicação de cuidados ou tecnologias pós-colheita, retardar-se largamente essas modificações.

 A pêra, assim como a maça, uva, limão, beterraba, cebola, mamão (...), e outros podem ser armazenados, sob refrigeração, por períodos prolongados (semanas ou meses). Devido à sazonalidade da produção, a armazenagem refrigerada destes produtos vem se tornando uma prática quase imprescindível ao sistema de distribuição de alimentos nos grandes centros. Além disso, a comercialização (exportação/importação) de frutas só é possível por meio de um sistema de transporte apropriado e de refrigeração.

Uma câmara de estocagem, tanto no local de produção quanto na distribuição, consiste essencialmente de um recinto devidamente isolado termicamente.

2.1 Armazenagem Refrigerada 2.1.1 Princípios de Refrigeração

 A refrigeração cria uma superfície fria que absorve calor por condução, convecção ou radiação. A fonte convencional é o refrigerante, que absorve calor ao passar de liquido a vapor. A amônia é o refrigerante mais comum em grandes instalações, pois não é cara, vaporiza-se a baixas pressões e absorve grandes quantidades de calor. No entanto, poderá causar danos ao produto em caso de vazamento, pois é corrosiva quando combinada com a água, explosiva em certas concentrações e tóxica ao homem. Por essa razão, o Freon-12 ou Freon-22 são substitutos da amônia em instalações de pequeno e médio porte. Na figura 1 é mostrado o esquema simplificado de um ciclo de refrigeração por compressão.

O refrigerante entra no compressor em baixa pressão como vapor  superaquecido. O mesmo entra no condensador como vapor, em pressão elevada,

onde a condensação do refrigerante ocorre pela transferência de calor para a água de refrigerante ou para o meio ambiente. O refrigerante deixa então o condensador  como liquido, a uma pressão elevada. Esta pressão é reduzida ao fluir pela válvula de expansão, resultando em evaporação instantânea de parte do liquido. O liquido restante, agora em baixa pressão é vaporizado no evaporador, como resultado da transferência de calor da câmara e do produto que está sendo refrigerado. Este vapor aquecido retorna então para o compressor, completando o ciclo.

Figura 1: Esquema de um sistema de refrigeração por compressão 2.1.2 Componente do Sistema de Refrigeração

Os equipamentos usados em armazenamento refrigerado constam de evaporador, compressor, condensador, ventilador, válvulas e medidores. Para que o sistema funcione correta e economicamente, todos os componentes devem ser  compatíveis em tamanho e capacidade.

a) Evaporador: há vários anos, os evaporadores ou resfriadores em construção pára armazenamento de perecíveis consistiam de uma simples serpentina ou tubos montados nas paredes ou teto das câmaras. O ar circulava por  convecção natural. Assim, os produtos próximos ao piso geralmente congelavam e aqueles próximos ao teto permaneciam aquecidos. Hoje, a

armazenagem depende de ventiladores para circular o ar, uniformizar a temperatura e aumentar a taxa de transferência de calor.

b) Condensador: é o componente no qual o calor proveniente da câmara de armazenagem é rejeitado. Os condensadores com água fria são usuais nos grandes sistemas, sendo a água recirculada. Os condensadores a ar são comumente utilizados em pequenas instalações. Alguns condensadores, semelhantes aos evaporadores, consistem de finas serpentinas resfriadas por  ar ou água. Outros mais complexos são feitos de tubos duplos, onde circula água fria em um tubo e o refrigerante no outro.

c) Compressor: em geral, em sistemas de refrigeração são empregados três tipos de compressor: o cíclico (cilindro e pistão), o rotativo e o rotativo helicoidal.

No armazenamento de perecíveis há uma época de alta e outra de baixa demanda de refrigeração. Portanto, o compressor deve ser escolhido de modo a atender a carga máxima de refrigeração e possuir um sistema de redução de capacidade. Depois que o produto é refrigerado até atingir a temperatura de armazenamento, a máxima capacidade do refrigerador torna-se desnecessária.

2.2 Construções de Câmaras

Nas câmaras refrigeradas, comumente as paredes são construídas em blocos de carvão ou de concreto especial reforçados, e o piso, em concreto comum com isolamento. Mas é cada vez maior o uso de painéis pré-moldados, constituídos de chapas tratadas contra corrosão e com isolamento de poliuretano ou poliestireno. Onde o poliuterano e o poliestileno são relativamente impermeáveis ao vapor de água. A escolha do isolante depende de seu custo, da disponibilidade de mão-de-obra especializada e da qualidade de isolamento desejada. Esses painéis pré-moldados são montados em uma estrutura de piso adequado, onde deverão oferecer  espaço interno livre de colunas e vigas para não prejudicar a movimentação do produto ou do ar.

 As câmaras de grandes dimensões devem ser analisadas com cuidado, pois podem ser unidades de armazenamento e comercialização, que devem facilitar a contagem e a carga e descarga dos veículos, o que reduzindo a necessidade de mão-de-obra e agilizando as operações. Os paletes devem obedecer à padronização da ISOII. Esta norma recomenda as dimensões de 1000 x 1200 mm, onde nesse trabalho esta sendo usado paletes da INDUPAL, um palete industrial multi-usos em plástico, por excelência; 3 bases intercambiáveis; Tabuleiro superior  totalmente fechado; de carga estática, 3200kg e carga dinâmica de 1500kg sendo seu peso de 21,5kg.

Figura 2: Palete de Plástico

Como foi comentado anteriormente, o armazenamento de perecíveis há uma época de alta e outra de baixa demanda de refrigeração, assim a instalação frigorífica deve ser projetada com base na máxima carga de refrigeração. Este pico ocorre quando as temperaturas externas maiores e o fluxo de calor se movem para o interior da instalação de resfriamento e armazenamento. Tal pico de carga depende da quantidade de produto recebido a cada dia, da temperatura da produção no momento em que será submetido à refrigeração, do calor especifico do produto e da temperatura final atingida.

2.2.1 Circulação de Ar 

 A circulação de ar é necessária em torno da carga, de modo a manter o produto à temperatura adequada, pois a temperatura do ar vai subindo à medida que remove calor do produto. Durante a remoção do calor de campo, a circulação do ar  deve ser maior (0.25-0.5 m/s) em torno das paletes, devendo ser, posteriormente, reduzida a fim de, não só evitar custos desnecessários, mas também para evitar  eventuais perdas de água.

O ar deve ser fornecido ao sistema num volume suficiente para remover o calor vital do produto e o calor que entra pelas superfícies externas e portas. O ar  deve ser fornecido à câmara num fluxo suficiente para circular em toda a câmara. A uniformidade desta circulação é conseguida pela adequada localização dos ventiladores e pelo posicionamento das paletes ou dos paloxes, que devem ser  empilhados de modo a permitir um fluxo livre na direção apropriada. Se a umidade relativa for mantida elevada, a circulação do ar não deverá afetar a perda de peso do produto.

2.2.2 Umidade

Para manter a umidade desejável no armazenamento a frio, é necessário operar o evaporador o mais próximo possível da temperatura da câmara.

Uma perda de água acentuada resulta em perdas na aparência, textura e peso. A manutenção de uma umidade relativa elevada nas câmaras de conservação dos produtos reduz a perda de água. A umidade relativa (UR) é uma medida da água no ar, ou, por outras palavras, é a concentração de vapor de água no ar. O ar  completamente seco tem uma UR de 0% e o ar completamente saturado (não pode suportar mais umidade) tem uma UR de 100%. A UR do ar ambiente varia de 40 a 60%.

Para a generalidade dos produtos hortofrutícolas, as condições de UR do ar  para a sua conservação ótima, encontram-se na ordem dos 90-95 %. Abaixo destes valores, poderão ocorrer perdas de água e, por outro lado, umidade relativa próxima

do ponto de saturação (98% a 100%) poderá ocasionar o desenvolvimento de microrganismos causadores de doença, assim como cortes na superfície do produto.

O vapor de água pode ser adicionado de uma forma controlada através de umidificadores colocados na câmara, ou, de uma forma mais artesanal, pela umidificação das paredes e/ou do chão da câmara.

2.2.3 Temperatura

 A temperatura de armazenamento é o fator pós-colheita mais importante na conservação de hortofrutícolas. O abaixamento da temperatura, o mais depressa possível após colheita, traduz-se nos seguintes efeitos: a taxa de respiração diminui, a perda de água pela transpiração é reduzida, a produção de etileno é reduzida e o desenvolvimento microbiano diminui.

 As temperaturas ótimas de armazenamento variam de produto para produto, sendo muito importante à seleção da temperatura para cada produto manuseado, a par das condições de umidade relativa.

 A exposição dos produtos a temperaturas elevadas resulta em deterioração acelerada, sendo conhecido que cada aumento de 10°C relativamente à temperatura ótima de armazenamento, resulta num aumento de 2 a 3 vezes na taxa de deterioração. A maioria das colheitas dos países temperados não são sensíveis ao armazenamento a baixas temperaturas, podendo ser armazenadas entre 1°C a 2°C durante longos períodos sem perda significativa de qualidade.

 A pêra é uma fruta delicada, necessitando de ambiente frio e umidade para uma boa conservação. Segundo MITCHAM et al. (2004), a temperatura ótima de estocagem para pêra é, respectivamente, 0 ± 1 °C e -1 ± 0 °C e umidade relativa entre 90% e 95%, sendo ainda necessário uma boa ventilação, pois sua casca é sensível a gases como dióxido de enxofre (SO2) e gás carbônico (CO2).

2.2.4 A composição da atmosfera

 A influência da composição da atmosfera de conservação é conhecida. O ar é constituído por cerca de 78% de azoto, 0.03% de dióxido de carbono e 21% de oxigênio. A tecnologia pela qual a composição da atmosfera é alterada durante a conservação é designada por modificação da atmosfera.

 Alterações no conteúdo em oxigênio e dióxido de carbono podem influenciar  bastante a qualidade dos produtos hortofrutícolas pela redução da taxa de respiração, devida quer ao aumento da concentração em dióxido de carbono (>3%), quer à diminuição em oxigênio (<5%).

Outro gás que desempenha um papel importante, conforme já referido, é o etileno. O seu efeito pode ser desejável ou indesejável, conforme o produto. O etileno pode ser utilizado para promover um amadurecimento mais rápido e uniforme dos produtos colhidos antes do ponto de maturação (produtos climatéricos). Por  outro lado, não se devem armazenar conjuntamente produtos que produzam etileno com outros que sejam sensíveis, sob o aspecto negativo, a este gás.

2.2.5 Ventilação

 A ventilação normalmente usada para remover a movimentação do ar dentro das câmaras pode, em alguns casos, ser utilizada para remover gases indesejáveis do ambiente, como acontece na exaustão do etileno no armazenamento de limão e do SO2, utilizando como fumigante, no armazenamento de uva.

3 EMBALAGENS PARA FRUTAS

Entre as principais perdas pós-colheita estão: falta de transporte adequado, uso de embalagens impróprias, falta de amadurecimento controlado e a não utilização da cadeia do frio para a armazenagem.

 A embalagem é um ponto crucial, pois os frutos são produtos vivos que respiram, maturam, amadurecem e morrem. Um fruto deve ser protegido das

condições adversas do meio e ter seu transporte facilitado pela embalagem. As embalagens podem ser feitas de vários materiais (madeira, papel, fibras naturais e fibras industriais) e podem também assumir diversas formas (caixas de fibras industriais, caixas de madeira, sacos têxteis e sacos de papel), dependendo das necessidades e características dos frutos a serem embalados.

 Alto índice de perdas no mercado brasileiro de frutas e hortaliças é uma indicação da necessidade de sistemas adequados de movimentação e de acondicionamento destes produtos. Na comercialização de frutas, existe uma demanda crescente por embalagens que ofereçam maior proteção mecânica e fisiológica, diminuindo danos e aumentando a vida de prateleira destes produtos, especialmente para exportação.

 A especificação de sistemas de embalagem para produtos vivos, como as frutas e as hortaliças, é complexa. Diferentemente de outros alimentos, estes produtos continuam respirando após a colheita e durante o transporte e comercialização. Além de proteção mecânica, as tecnologias envolvidas no desenvolvimento de uma embalagem para frutas e hortaliças visam retardar a respiração, o amadurecimento, a senescência e, conseqüentemente, todas as alterações indesejáveis advindas destes processos fisiológicos (SARANTÓPOULOS e FERNANDES, 2001).

 A especificação da embalagem para frutas e hortaliças requer a otimização de parâmetros físicos, químicos, bioquímicos e ambientais. Dentre os parâmetros físicos devem ser considerados: o tamanho da embalagem em relação ao peso de produto, o volume de espaço livre no interior da embalagem e suas características de permeabilidade a gases e ao vapor d’água. Fatores ambientais como temperatura, luz, severidade do pré-processamento e estresse mecânico de manuseio e transporte, também deverão ser considerados na especificação da embalagem apropriada. (SARANTÓPOULOS, 1996).

Embalagem direcionada para frutas deve facilitar a refrigeração, permitindo que o fluxo de ar atinja os produtos e a temperatura seja mantida em níveis convenientes. Para isso as aberturas laterais da embalagem deverão permitir uma boa vazão de ar no interior da embalagem.

 As caixas de papelão são utilizadas atualmente, em menor escala. Elas possibilitam a estampa de marcas próprias e coloridas, melhorando a aparência e identificando o fornecedor do produto embalado. Têm recomendação de uso único, o que pode onerar seu uso dependendo do valor da carga, e apresentam baixa resistência à umidade, porém apresenta a vantagem de não transmitir doenças. As caixas de papelão são mais utilizadas para embarques de longa distância, como as exportações. No Brasil, dada a baixa oferta de hortaliças e frutas ao mercado internacional, a utilização de caixas de papelão ainda não é significativa. Entretanto, quando a distância do local de produção ao local de consumo é grande, e o custo do frete da embalagem retornável vazia é muito elevado, as caixas de papelão podem se tornar viáveis economicamente.

Para garantir a integridade das embalagens de papelão, mesmo em ambientes úmidos e sob baixas temperaturas, a Paraibuna Embalagens desenvolveu o Sistema Frigopack de Proteção em Baixas Temperaturas, que são caixas projetadas especialmente para o transporte e a comercialização direta de produtos dos mercados frigorífico e fruticultor. Feitas com capa e miolo de alta resistência, são empilháveis, paletizáveis e podem ser utilizadas abertas ou fechadas, com tampas simples acopladas ou mesmo coladas, tornando-se invioláveis.

 As embalagens recebem resina tanto na parte interna quanto na externa, o que as protege da camada de gelo que se forma nas câmaras. Com o crescimento das exportações de produtos congelados, houve a necessidade de um papelão capaz de resistir a baixas temperaturas, além de ser mais rígido para suportar o transporte. A Paraibuna investiu em tecnologia para oferecer um produto customizado, de acordo com a demanda do cliente.

 As vantagens do Sistema Frigopack são reduções de custos, melhor  performance e apresentação do produto, além da possibilidade de automatização da montagem.

Figura 3: Sistema Frigopack de Embalagens de Papelão 4. DETERMINAÇÃO DA CARGA TÉRMICA

 As principais fontes de calor, que compõem os cálculos energéticos no estabelecimento da capacidade e tamanho dos equipamentos necessários a uma câmara frigorífica, são:

-Calor que entra na câmara, por condução, através das paredes isoladas;

-Calor que penetra na câmara, por radiação direta, através de vidro ou outros materiais transparentes;

-Calor do ar exterior (abertura de portas);

-Calor do produto quando sua temperatura está sendo reduzida; -Calor oriundo de pessoas que ocupam o espaço refrigerado;

-Calor proveniente de qualquer equipamento gerador de calor, localizado no interior  da câmara (calor adicional);

-Calor devido à respiração do produto. 4.1 Cálculo de carga térmica

 As principais fontes de calor a serem consideradas, para o cálculo da carga térmica total de uma unidade de refrigeração, para armazenagem de pêra serão descritas a seguir:

Calor de Transmissão – é o calor transmitido de fora da câmara fria para a parte interna através das paredes, pisos e teto.

Calor de Infiltração – è o calor infiltrado pelas aberturas existentes na câmara fria, abrir e fechar de portas e frestas na vedação.

Calor de Resfriamento – è o calor retirado do produto para que este atinja a uma temperatura desejada.

Calor de Respiração – è o calor produzido pelo produto por ser um organismo vivo e respirando.

Calor de Embalagem e Paletes – è o calor retirado da embalagem e paletes para que esta atinja a temperatura desejada.

Calor de Equipamentos – è o calor produzido pelos equipamentos integrantes da câmara fria, como os ventiladores, trocadores de calor, lâmpadas e etc.

4.1.1 Parâmetros

- Dados Construtivos da câmara fria Comprimento: 8,00m

Largura: 4,00m  Altura: 3,00m

Tipo de matéria externo: Chapa de Aço Espessura do aço: 0,0008m

Espessura da parede: 8,20cm - Isolamento Térmico

Tipo de matéria: Poliuretano Espessura: 0,080m

- Embalagem

Peso da embalagem: 1,8kg

Calor especifico do papelão: 0,45 kcal/kg.º C - Produto

Quantidade por embalagem: 21 kg

Calor específico da pêra: 0,86 kcal/kg.º C Taxa de respiração: 230kcal/ton/24h

4.2 Transmissão

Existe sempre um fluxo de calor direcionado para o interior das câmaras frigoríficas, provocado pelo gradiente de temperatura entre o interior e o exterior do ambiente refrigerado, que é amenizado pelo material isolante de revestimento das paredes. Mesmo na presença de uma camada isolante adequada, o calor emanado das paredes representa a maior parte da carga térmica total de uma unidade frigorífica.

 A carga térmica devido à transmissão (kcal/24horas) é obtida através das dimensões da câmara, segundo Neves Filho (1998), pela seguinte expressão.

Qtrans= U. S. ∆t. 24

S: Área externa de paredes, teto e piso (m2_);

∆t: (Te – Ti) Diferença entre as temperaturas externa e a interna (ºC);

U: Coeficiente global de transferência de calor (kcal/hm2_ºC);

O coeficiente de transmissão de calor, U, pode ser determinado pela seguinte equação:

U = 1 1 + x + x +...+ xn + 1

f e k1 k2 kn f i

f e: Coeficiente de película do ar externo

x1,x2,...,xn: Espessuras das camadas em questão

k1,k2,..., kn: Condutividade térmica dessas camadas

Cálculo:

Isolamento: - Painel de poliuretano de 0,080m (k= 0,020kcal/mhºC) - 2 chapas de Aço de 0,0008m cada (k = 180,3kcal/mhºC) Piso: -Camadas de 50 mm de concreto (k = 0,81 kcal/mhºC)

-Laje de concreto armado de 50 mm (k = 1,0kcal/mhºC) -Cimento portland 10 mm (k = 0,25kcal/mhºC)

U = 0,24 kcal/hr.m2_.ºC

Qtrans= 0,24 . 136 . (30 – (-1)) . 24

Qtrans= 26.284,16kcal/24horas

4.3 Infiltração

 A carga de infiltração, que deve ser reduzida ao mínimo, refere-se às cargas térmicas oriundas do ar que penetra através das frestas e da abertura de portas no ambiente refrigerado. È dado pela equação:

Qinf = (V/v) . n . (he - hi)

V: Volume interno da câmara (m3);

v: Volume específico do ar externo (obtido através da psicrometria em m3/kg)

he – hi= Diferença entre as entalpias do ar externo e interno (kcal/kg)

n: Número de trocas de ar por 24 horas.

O número de trocas de ar em uma câmara pode ser determinado a partir de tabelas ou fórmulas matemáticas em função do volume da mesma.

Cálculo:

Qinf.= (90,6/0,877) . 6. (15,356 -1,58)

4.4 Resfriamento

Todo produto colocado em câmara frigorífica está acima da temperatura de armazenagem cederá calor ao espaço refrigerado, até atingir o equilíbrio térmico. O calor oriundo do produto é calculado pela seguinte equação:

Qresf.= mp .cp .( t1 - t2)

mp: massa do produto (kg)

Cp: Calor específico do produto acima do congelamento (kcal/kgºC)

t1 – t2 : Diferença entre a temperatura final e que se deseja levar o produto no

resfriamento (ºC)

Cálculo:

Considerando-se kg por dia e admitindo que o produto atinja uma temperatura adequada a sua estocagem já no primeiro dia armazenado.

Qresf. =12290,40. 0,86. (30 – (-1))

Qresf. =327.662,064 kcal/24horas

4.5 Respiração

Para as frutas e hortaliças frescas deve-se considerar o calor produzido pelo metabolismo, pois continuam a experimentar mudanças durante o armazenamento. Sendo a mais importante dessas mudanças a respiração, quando esses produtos são armazenados a uma temperatura acima da temperatura de congelamento. Segundo Neves Filho (1998), o calor de respiração é dado por:

Qresp = mp. R

mp : massa do produto (convertido em toneladas)

Cálculo:

Na determinação do calor de respiração: maior carga térmica no quarto dia, quando todos os 12 paletes estão na câmara.

Qresp = 12,2904 . 230

Qresp = 2.826,792 kcal/24h

4.6 Embalagem

Como as frutas no caso a pêra é embalado em caixas de papelão deve-se computar o calor oriundo dos materiais para diminuir sua temperatura de armazenagem. Deve-se considerar o calor obtido devido à embalagem pela equação:

Qemb = me. ce . ∆t

me: peso da embalagem (kg)

ce: calor especifico da embalagem (para papelão 0,45 em kcal/kgºC)

∆t: diferença de temperatura de entrada e a qual se pretende estocar o produto(ºC)

Cálculo:

Qemb = 1,8 . 0,45 . (30 - (-1)

Qemb = 25,11 . 672 caixas

Qemb = 16.873,92 kcal/24 horas

4.7 Palete

O palete de 1200x1000 mm se impôs por ser o mais usado por algumas grandes empresas e pela dificuldade em se padronizar as larguras de carrocerias (os retângulos se ajustam a diversos limites de largura). O calor devido aos paletes deve ser feito nos cálculos usando a expressão:

mpal = peso do palete (kg)

cpal = calor especifico do palete (kcal/kgºC)

∆t: diferença entre as temperatura de entrada e a qual se pretende estocar o

produto(ºC) Cálculo:

Paletes retornáveis ou reutilizáveis, possuindo, portanto um peso de 21,5kg cada. Qpal = 12paletes . 21,5 kg/palete. 0,55 . (30-(-1))

Qpal = 4.398,9 kcal/24horas

4.8 Cargas Adicionais

Embora relativamente pequena, as cargas adicionais ou suplementares referem-se ao calor gerado por pessoas trabalhando intermitente na câmara , lâmpadas, motores elétricos de ventilação e quaisquer outros equipamentos usados dentro do espaço refrigerado.

4.8.1 Iluminação

 A carga térmica devida a iluminação depende do tipo de lâmpada e da intensidade luminosa da mesma podendo ser determinada através de tabela, Neves Filho (1997). Segundo Juarez de Souza e Silva, as luzes contribuem com 0,86 kcal/watt = 3,61 KJ/watt.

Cálculo:

Na câmara existem duas lâmpadas fluorescente de 125 lux cada que permanecem ligadas por um período de 2 horas por dia. Tabela Neves Filho (1997). Qilum = 2 lâmpadas . 11,1 kcal/h/lâmpada . horas

4.8.2 Motores

Para motores também existem tabelas que fornecem o calor equivalente para motores instalados no interior do espaço refrigerado com acionamento direto de ventiladores ou para motores conectados a bombas de água gelada, soluções e fora do espaço refrigerado.

Cálculo:

 A carga térmica referente aos motores dos ventiladores dos evaporadores foi considerada a margem de segurança de 10%.

4.8.3 Empilhadeira:

Qemp = 2 . (1.102 kcal/h) . 2horas

Qemp = 4.408 kcal/dia

4.8.4 Pessoas

O calor dissipado por pessoa para o ambiente varia com o tipo de movimentação, temperatura, vestimenta, entre outros fatores que podem ser obtidos em tabelas. Segundo Juarez de Souza e Silva, pessoas trabalhando contribuem com aproximadamente 239kcal/hora.

Cálculo:

Duas pessoas permaneceram na câmara durante duas horas por dia , trabalhando na empilhadeira, usando a tabela de Neves Filho (1997).

Qpess = 2 pessoas . 300kcal/h/pessoa . 2horas

Qpess = 1.200 kcal/24horas

Somando-se o valor calculado em cada item anteriormente, será obtida a carga térmica total. Como o equipamento não funcionará o dia todo deve-se prever  um período de paradas. Portanto a carga térmica que seria retirada em 24 horas deve ser redistribuída para um número de horas menor (16 a 22 horas).

 A carga térmica total (kcal/24h), usada na seleção do equipamento: QT = Q

16 a 22 horas Cálculo:

CARGA TÉRMICA Carga (kcal/24h) % em relação ao

QTotal Transmissão 26.284,16 5,42 Infiltração 8.538,92 1,76 Produto Resfriado 376.225,92 77,60 Produto Respiração 2.826,79 0,58 Produto embalagem 16.873,92 3,48 Produto palete 4.340,00 0,90 Iluminação 44,40 0,01 Empilhadeira 4.408,00 0,91 Pessoas 1.200,00 0,25 SUBTOTAL (1) 440.742,11 Ventiladores 10% 44.074,21 9,09 SUBTOTAL (2) 484.816,32 100,00 Segurança 48.481,63 TOTAL/24h 533.297,96

Considerando que o equipamento frigorífico vai operar durante 20 horas por  dia, a carga térmica total (kcal/h) usada na seleção do equipamento é então determinada:

QT = 533.297,96 kcal/dia/20h

Utilizando-se um evaporador modelo 096b, com capacidade de remover carga térmica total de 30.815 kcal/h.

Foi selecionado uma unidade condensadora modelo UCC 114/4N – 12.2 ou UCC124/4n – 12.2 com capacidade de 26918 kcal/h à uma temperatura de – 10ºC e temperatura de 30ºC.

Este trabalho contém um projeto para uma câmara fria de 136m2 _{de área,}

volume externo e interno de, 96m3 _{e 90,6m}3 _{respectivamente, para armazenamento}

de pêra, as quais são introduzidas na câmara à temperatura externa de 30ºC e devem ser estocadas a -1ºC e 95% de Umidade, a maior porcentagem em relação ao QT foi o do calor retirado do produto resfriado de 77,6%.

Para um projeto de câmara frigorífica, levam-se em consideração os seguintes fatores: a temperatura de armazenagem do produto que se queira resfriar, tipo de produto a ser armazenado; quantidade de produto a ser estocado; entrada e saída de produto; quantidade de pessoas que trabalharão no ambiente; equipamentos utilizados; Informações arquitetônicas; etc. Além de um projeto de manutenção (freqüente e eficiente), de forma a permitir melhor funcionamento dos equipamentos frigoríficos. Sendo assim para o armazenamento refrigerado é fundamental que as câmaras frias sejam mantidas em bom estado de conservação e funcionamento, bem como constantemente higienizadas e sanitizadas.

É recomendável a analise e planejamento não somente dos aspectos da refrigeração do produto em si, mas principalmente, aspectos relacionados aos elos da Cadeia, como por exemplo, tecnologia adequada de pós-colheita, pré-resfriamento de produto, embalagens adequadas para produtos refrigerados, transporte frigorificado, logística de distribuição, etc. Sendo assim a refrigeração é o método mais econômico para o armazenamento prolongado de frutos frescos.

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