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06-Fev-2018 13:30 - Atualizado em 06/02/2018 14:14
Comentário

Cálculo da carga térmica para resfriamento das carcaças suínas - Por Geraldo Lopes Passarelli

Dicas para atendimento das curvas de resfriamento e quebra das carcaças suínas no processo de resfriamento por ar forçado

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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.

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.

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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).

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Abaixo uma ilustração da curva de quebra das carcaças suínas resfriadas por ar forçado em uma câmara (sem choque térmico).

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Abaixo uma ilustração da condição psicrométrica de uma câmara para resfriamento de carcaças suínas considerando a vazão do ar constante.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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]

Veja também publicação sobre:

Climatização das salas de processo

Redação

Geraldo Lopes Passarelli

Geraldo Lopes Passarelli é Especialista em refrigeração e foi representante da engenharia na BRF.

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