The history of automotive air-conditioning

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Você se lembra da vez em que contamos sobre a história do ar-condicionado? 

Agora chegou a vez de falar sobre o histórico do nosso amigo nos carros. 

O ar que nos conforta hoje enquanto estamos dentro do veículo não é o mesmo dos veículos de antigamente.

Os primeiros carros lançados pela indústria automobilística não contavam com a possibilidade de climatização. 

Na época, os veículos eram abertos e havia o capô e o teto para proteger o motorista e os passageiros da chuva, sendo suficiente para ninguém até então pensar em um sistema de ar condicionado para o interior do automóvel.

A ideia de ar condicionado dentro do carro surgiu depois, e a primeira tentativa nesse sentido ocorreu no Rali de Monte Carlo, em Mônaco, na década de 20. 

Na ocasião, um dos participantes estava com tanto frio que perfurou um buraco no painel do carro que estava pilotando, beneficiando-se do calor emitido pelo motor. 

A partir desse momento veio o aquecimento, que utiliza o calor gerado pelo motor para aquecer a cabine no inverno.

Mas como funcionava quando estava calor?

No entanto, a história foi diferente no verão, quando a temperatura aumenta consideravelmente e já estava se tornando insuportável para aqueles que estavam dentro do carro. 

Quando a produção de veículos com a cabine fechada ganhou forças, o desafio cresceu. Alguns ajustes foram feitos para reverter a situação, como levantar o para-brisa ou remover as cortinas laterais. 

A abertura conseguida inicialmente no vidro foi de apenas cerca de 13 mm, permitindo que a cabine se mantivesse pressurizada e tentasse minimizar o ar quente vindo do motor.

Além disso, as janelas ganharam a possibilidade de serem levantadas ou abaixadas para obter o fluxo de ar desejado. 

Alguns carros possuíam algumas escotilhas de ventilação abaixo do painel de instrumentos para permitir a circulação de ar, mas esses sistemas eram rudimentares e não ofereciam proteção contra fuligem, poeira, pólen ou insetos, fazendo com que a qualidade do ar fosse muito pobre.

No início dos anos 30, algumas empresas começaram a oferecer sistemas de ar condicionado para veículos, porém, destinados apenas para vans, limousines e carros de luxo. Nesse mesmo ano, a empresa C&C Kelvinator equipou um Cadillac com um sistema que era alimentado por um motor a gasolina de 1,1 kW. 

Dois dutos de ambos os lados levavam o ar frio para um ventilador que fazia o ar circular através do compartimento da cabine na parte de trás do carro.

Em 1932, o Laboratório de Estudos e Desenvolvimento da General Motors (GM) teve a ideia de usar o vapor comprimido do Freon R-12, estabelecendo que a capacidade de arrefecimento não deveria exceder 1 tonelada (cerca de 3,5 kw). 

Essa estimativa é metade da capacidade de um sistema moderno de hoje, e a decisão sobre o arrefecimento foi baseado na recirculação de ar e não na ventilação externo. 

Além disso, a temperatura resultante não deveria exceder 5,6ºC, a fim de poupar o ocupante do carro de sofrer um choque térmico ao sair do veículo e sentir a temperatura exterior.

Qual foi o primeiro carro com ar condicionado?

O primeiro carro com um sistema de refrigeração mais parecido com os atuais foi o Packard 1939, em que uma espiral de arrefecimento envolvia toda a cabine e seu sistema de controle era um interruptor de ventilador. 

O aparelho custa US $ 274, considerado uma opção cara no momento.

Esses primeiros sistemas de ar condicionado tiveram uma grande desvantagem: não havia embreagem no compressor, por isso sempre que se quisesse desligar o sistema era necessário apagar também o carro, sair, abrir o capô e retirar a correia do compressor. 

Para colocar em funcionamento o procedimento era invertido.

Passados os anos, o Cadillac ganhou um novo recurso: os controles para o ar-condicionado. 

Eles foram colocados no banco de trás para desligar ou ligar o sistema, mas ainda assim, era muito melhor do que parar o carro e mexer no compressor.

Introdução do R-134a

O refrigerante R-134a foi introduzido em 1992 como um substituto para o original Freon R-12. 

O velho Freon R-12, inventado por Kettering e Midgley, foi retirado de uso por uma questão sustentável. 

O novo R-134a não tinha produtos químicos tóxicos que destroem o ozônio, por exemplo, e seguiu os critérios estabelecidos pela Agência de Proteção Ambiental. 

Todos os novos veículos fabricados a partir de 1995 foram equipados com novos sistemas de ar condicionado que usavam somente o refrigerante R-134a.

Vale lembrar ainda que, embora o sistema de ar condicionado exista há décadas, apesar das melhorias ao longo do tempo esse benefício não foi considerado como essencial no carro, mas apenas oferecido como uma opção escolhida pelo cliente ao comprar um carro novo.

O aumento das unidades de ar condicionado instalados entre 70 e 80 foi devido ao fim dos anos 70, nos Estados Unidos, quando muitas pessoas começaram a se mudar para lugares mais quentes. 

Por isso, ao comprar um carro novo, buscavam um modelo equipado com todas as opções disponíveis, incluindo o ar condicionado, que se tornou um acessório cada vez mais presente nas fábricas de automóveis.

E você, já precisou usar o ar-condicionado no carro hoje?

Gomes

Automotive Air-Conditioning Functions: How to Use

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Está calor e você entra no carro. 

Qual a primeira coisa a se fazer para aliviar o suor? Contar com o amigo de todas as horas: ligar o ar-condicionado. 

Mas você já parou para pensar se sabe usar o sistema de climatização corretamente em todas as situações?
São diferentes funções muito úteis no dia a dia e com algumas dicas você consegue inclusive economizar combustível. 

Veja a seguir as principais dúvidas para aproveitar o máximo ao usar o ar-condicionado do automóvel.

Devo desligar o ar-condicionado antes de dar a partida?

Antigamente, sim, porém nos carros lançados mais recentemente isso não é mais necessário. 

Isso acontece pois o compressor do ar-condicionado liga somente quando a rotação do veículo estabiliza após a partida.

Preciso desligar o ar-condicionado antes de parar o carro?

Sim, mas é adequado fazer isso para não acumular umidade – que causa mau cheiro -, sendo ainda mais eficiente ligar o ar quente por alguns minutos antes de desligar o motor. “Na realidade o que ajuda a evitar o acúmulo de umidade no sistema é acionar o ar-condicionado na temperatura quente um pouco antes de desligar o veículo. 

Somente desligar um pouco antes não traz nenhum benefício real”

Deixei o carro no sol, e agora?

O ideal é abrir as janelas e ligar apenas a ventilação por alguns segundos com os difusores voltados para os pés. Isso ajudará a eliminar o ar quente do interior e faz a temperatura atingir um nível de conforto mais rapidamente. 

Especialistas recomendam fazer esse processo com o ar-condicionado ligado no máximo frio para que o ar gelado empurre o ar quente para fora rapidamente. 

Ao ligar o ar-condicionado com a temperatura mais amena, você estará poupando combustível.

Qual a temperatura mínima?

Em geral, a temperatura mais baixa é em torno de 16º C, seja em sistemas analógicos ou digitais.

Por que devo ligar o ar-condicionado no inverno?

Os fabricantes recomendam ligá-lo pelo menos uma vez por semana para evitar o ressecamento das mangueiras.

O ar quente funciona junto com o ar-condicionado?

Você pode usar só a ventilação com ar quente ou ainda ligar o ar-condicionado e regular no seletor uma temperatura maior. 

A vantagem nesse caso é que o ar ficará quente e seco, uma vez que o ar-condicionado remove a umidade. 

Desse modo, o conforto térmico fica muito melhor, ao contrário de quando somente é acionado o ar quente que vem úmido e acaba gerando aquela sensação de calor com suor.

Mas você também pode e deve usar o seletor com o ar-condicionado para regular a temperatura de acordo com o seu gosto. 

Não precisa usar sempre no modo mais frio, nem deve ficar ligando e desligando quando sentir frio. 

O indicado é ajustar a temperatura que agradar.

É melhor usar o ar-condicionado para desembaçar os vidros na chuva?

Sim, o ideal é ligar o ar, que remove a umidade do interior. 

Profissionais afirmam que, quando os vidros embaçam por dentro, é um problema de condensação da água sob o vidro. Isso significa que o interior do carro está a uma temperatura maior que a externa e a umidade do ar no interior do veículo é alta. 

Se você ligar o ar-condicionado, a temperatura do interior do veículo diminui e ele também promove a redução na umidade do ar, o que diminui o embaçamento. 

Mas aí você fica com frio? Nada de ficar ligando e desligando o ar-condicionado. Use a regulagem e selecione uma temperatura mais adequada.

Posso usar só a recirculação?

Não. “O modo recirculação para de pegar o ar externo e insuflar para o interior da cabine, fazendo recircular o ar interno”, explica o prof. Roberto Bortolussi, do departamento de Engenharia Mecânica do Centro Universitário FEI. 

Isso aumenta a eficiência e pode reduzir o consumo, mas não é recomendado usá-lo por muito tempo, já que o ar fica muito seco, causando problemas respiratórios e ressecamento dos olhos.

Além disso, sem a troca do ar interno, poderá haver acúmulo de gás carbônico, reduzindo a capacidade de concentração. 

“O ser humano, quando expira, libera gás carbônico (dióxido de carbono). 

Esse gás tende a permanecer no local e gera sono, afetando a capacidade de concentração e dificultando a tomada de decisões. 

A abertura do sistema de circulação faz com que aconteça a troca do ar, reduzindo o risco de alta concentração de gás carbônico dentro do veículo”,

No ar dual zone, como funciona quando regulo temperaturas diferentes de cada lado?

Como os difusores são independentes, eles entregam a temperatura selecionada de cada lado.

 “No caso da ‘temperatura sentida’ pelo ocupante, ela vai ser muito próxima da selecionada, enquanto a temperatura ambiente vai ser basicamente a média das temperaturas”

E isso vale também para sistemas com três ou quatro zonas.

Em carros com Start/Stop, o ar-condicionado é desligado quando o motor desliga?

Sim. “Somente o sistema de ventilação fica funcionando, mas conforme a temperatura selecionada no painel, o veículo volta a funcionar para conforto dos ocupantes caso a temperatura interna se eleve rapidamente”, 

“As estratégias das montadoras variam quanto ao tempo em que o ar-condicionado fica desligado e quando ele deve ser religado para não afetar o conforto dos ocupantes” 

Por isso, fique tranquilo que ele religa sozinho para ajustar a temperatura.

O modo Eco reduz a potência do ar-condicionado?

Não necessariamente, em alguns modelos há uma otimização do ar-condicionado para gerar o mínimo consumo. 

“Na maior parte dos veículos equipados com sistema Eco, o compressor deixa de funcionar quando este modo é ativado, reduzindo assim em 100% a capacidade do ar-condicionado e deixando ativa apenas a ventilação para o esfriamento do ar. 

Já no caso do ar quente, o funcionamento continua próximo de sua capacidade”, afirma Valverde.

Se precisar de mais força no motor, posso desligar o ar-condicionado?

Pode, porque o compressor usa força do motor, reduzindo o que vai para as rodas. “Com o ar-condicionado desligado você deixa de consumir potência do motor para girar o compressor, passando a ter mais potência disponível para a tração do carro”

Por isso, ao desligar o ar-condicionado, você poderá sim notar um ganho imediato, especialmente em modelos com motores menores.

De quanto em quanto tempo tenho que trocar o filtro de cabine?

Ele deve ser trocado em média uma vez por ano. 

Mas o prazo é menor se o veículo rodar muito por estradas de terra ou áreas com muita poluição. 

Consulte sempre o manual do proprietário.

Preciso verificar ou repor o gás?

O sistema é blindado, por isso, se notar perda de potência no ar-condicionado, procure um mecânico e verifique se há vazamento. 

Esse é o único caso em que o gás precisa ser reposto.

Gomes

Conheça como funcionam as câmaras frigoríficas em caminhões

Na publicação sobre a 

Cadeia do Frio aplicada na alimentação, abordamos a importância do transporte de alimentos como, carnes, legumes, sorvetes e outros congelados, onde os caminhões frigoríficos têm grande importância para a adequada conservação no caminho percorrido entre a indústria e o comércio.

Como funciona um baú refrigerado

O sistema de refrigeração do caminhão baú é parecido com um aparelho de ar condicionado split, pois a unidade evaporadora fica na parte interna e trabalha com o vento frio e a condensadora (onde ficam o compressor e o condensador) fica do lado de fora, trabalhando com fluido e exalando o ar quente.

De acordo com a empresa Acrisoft, que comercializa o curso “Caminhão Baú Refrigerado”, em todo o Brasil, “para que este sistema funcione é necessário que o compressor esteja sempre em movimento, bombeando o fluido. 

Para isso, existem várias técnicas, e as principais são: Motor diesel independente, Direct Drive e o Sistema Eutético”.

Conheça mais sobre cada técnica

Motor diesel independente: 

Utiliza um motor diesel menor que os comuns, que fica dentro da unidade condensadora, que pode ser um motor para diesel vermelho ou para diesel branco. 

Alguns deles utilizam catalisadores que diminuem a emissão de poluentes. 

A vantagem de usar esse tipo de unidade condensadora é que desde que o tanque esteja abastecido com diesel, o compressor continuará funcionado sem risco para os alimentos mesmo que haja algum defeito no motor do caminhão.

Direct Drive: 

Este modelo não possui motor próprio, ele depende do motor do veículo para se movimentar.  

Existem dois tipos de Direct Drive, com alternador ou com correia.

Com alternador: 

O motor do caminhão movimenta um alternador com uma correia. 

Ao receber o movimento de rotação, ele gera energia que é enviada para o compressor, que neste caso é elétrico, ou mecânico, mas com motor elétrico.

 Com correia: 

O motor movimenta o compressor, que é totalmente mecânico, através de uma correia, sem a necessidade de energia elétrica

Sistema Eutético: 

Este sistema pode ser utilizado para transportar comidas congeladas com temperaturas que podem atingir até-25°C. 

Ou para alimentos resfriados, com temperaturas entre 0°C até 4°C. 

Ele funciona assim: Com o caminhão parado, a noite, o moto-compressor bombeia freon (Fluido refrigerante a base de clorofluorcarbonos), fazendo com que o fluido eutético que fica dentro das placas eutéticas congele. 

Para que isso ocorra, é necessário uma fonte de energia elétrica trifásica.

Quando o caminhão sai, ocorre uma troca de calor entre as placas eutéticas e os alimentos. 

E a temperatura das placas que estavam com uma temperatura de até -40°C aumenta até chegar em torno de -25°, enquanto a temperatura no interior do baú fica estável, mas isso vai depender de outros fatores, como o isolamento e a quantidade de vezes que ele é aberto.

 Alguns cuidados durante o transporte de alimentos

– A cabine do condutor deve ser separada do baú onde os alimentos são transportados;
– O piso deve ser vedado;
– As paredes devem ser lisas;
– Os estrados devem ser resistentes, impermeáveis e devem facilitar a circulação do ar;
– Os caminhões para transporte de peças de carne devem estar equipados com ganchos a uma altura que os alimentos não toquem o chão;

Material utilizado para o isolamento térmico

Para qualquer tipo de instalação frigorífica, tanto as móveis quanto as imóveis, o poliuretano expandido, por conta da sua estrutura micro celular, é o melhor isolante térmico. É um material de espuma de plástico rígido, comercializado em densidades que variam de 35 Kg/m³ a 1000 Kg/m³.

Gomes

Refrigeration Chambers, application, types, calculation of the thermal load and good practices of use aiming at the rationalization of electric energy

Câmaras Frigoríficas

1- Introdução

As câmaras frigoríficas são compartimentos refrigerados, fechados, isolados termicamente, no interior dos quais são mantidas as condições termohigrométricas, isto é, de temperatura e de umidade, mais adequados para a conservação dos gêneros alimentícios. 

A manutenção das condições termohigrométricas requeridas é provida por uma unidade de refrigeração, eventualmente integrada por sistemas de aquecimento e umidificação. 

Cada câmara frigorífica deve ser projetada para um determinado fim, cuja carga térmica a ser retirada pelo equipamento frigorífico e o período de tempo necessário do processo são calculados criteriosamente. 

2 - Aplicação

As câmaras frigoríficas de temperatura ao redor de 0°C e umidade relativa elevada, são utilizadas para a conservação de gêneros alimentícios frescos por breves períodos de tempo. 

As câmaras de baixa temperatura, caracterizadas por um elevado isolamento térmico, mantêm no seu interior as baixas temperaturas necessárias para a conservação a longo prazo dos produtos congelados. 

As câmaras de atmosfera controlada, a temperatura média - alta, são caracterizadas pela absoluta estanqueidade e têm equipamentos aptos a produzir no seu interior atmosferas artificiais tais para prolongar a duração da conservação de alguns produtos hortifrutigranjeiros. 

As câmaras para o controle do amadurecimento dos produtos hortifrutigranjeiros são câmaras de refrigeração a temperatura alta – média, de estrutura parecida àquela das câmaras de atmosfera controlada, no interior das quais tenham as condições termohigrométricas que variam na atmosfera em função de ciclos preestabelecidos.

3.1 Câmaras em alvenaria 

As câmaras em alvenaria apóiam-se em fundações perimetrais convencionais, no interior das quais se realiza uma camada de pedras com sucessivo lançamento de concreto para a formação de um primeiro lastro. 

Nas câmaras de média e alta temperatura, as paredes perimetrais são construídas diretamente sobre a fundação e o material isolante é colocado entre a primeira e a segunda laje em concreto feita para evitar as solicitações localizadas produzidas por empilhadeiras. 

Nas câmaras de baixa temperatura, paredes perimetrais e camada isolante que estão por baixo do piso apóiam sobre um lastro suspenso, construídos sobre uma camada de pedras que tem a função de uma câmara de ar. 

Este lastro minimiza o risco de resfriamento do solo que está por baixo da câmara, que pode provocar deformações e rupturas do piso. 

As paredes em alvenaria tradicional, após reboco, é aplicada a barreira de vapor, que consiste numa camada impermeabilizadora realizada por espalhamento de material betuminoso, eventualmente armado com um véu de fibrade vidro. 

Na barreira de vapor, que se estende no teto, são colocadas duas ou três camadas de material isolante de forma que a espessura total seja adequada à temperatura interna da câmara e à temperatura externa. 

Para melhorar a qualidade de isolamento é bom que as junções da camada inferior sejam recobertas com placas decamada sucessiva (construção de placas defasadas).  

Em geral, os isolantes certos são aqueles que garantem impermeabilidade ao vapor, baixo coeficiente de dilatação térmica, ausência de odores desagradáveis, apodrecimento, autoextinguibilidade, resistente a compressão, baixo peso específico.

 

3.2 Câmaras pré-moldadas:  

As câmaras pré-moldadas, feitas em qualquer dimensão com o uso de painéis isolante modulares, permitem tempo breves de construções economia nas fundações, na ampliação e na remoção. 

Os longos tempos de construção e o alto custo das obras em alvenaria contribuíram para a difusão das câmaras pré-moldadas, construídas por painéis isolantes pré-moldados, com característica de rigidez estrutural obtida com acoplamento do isolante propriamente dito e camadas de revestimentos. 

Estes painéis são conectados entre eles por meio de junções metálicas. As vantagens desta solução construtiva são a rapidez da colocação e a possibilidade de sucessivas ampliações. 

Com estes tipos de painéis é possível também construir câmaras frigoríficas de grande porte. As características auto-portante dos painéis isolantes mudam segundo o tipo da construção. Ultrapassando determinadas dimensões de painéis nascem problemas de envergadura do teto que são solucionados com estruturas metálicas externas ou internas. 

A ampla disponibilidade de materiais de revestimento do painel (existem painéis revestidos nos dois lados com chapa de aço inox), permite a construção de câmaras frigoríficas que resistem às intempéries com ótimas características de isolamento e impermeabilidade.

 3.4 Isolante Térmico para a construção da câmara 

Na escolha do material empregado como isolante térmico para a construção da câmara frigorífica, devem-se considerar vários fatores, além do econômico, tais como sua resistência a insetos e microorganismos, riscos de propagar fogo, poeira ou vapores indesejáveis, partículas que possam irritar a pele, retenção de odores, resistência à decomposição e resistência à absorção de água. 

Os isolamentos mais empregados são os de fixação de placas de isolamento em alvenaria com posterior acabamento da superfície, ou a utilização de painéis construídos de uma placa interna do isolante na espessura desejada e prensada entre placas metálicas tratadas contra corrosão, como descrito em Neves Filho (1994). 

A propriedade de um material em diminuir o fluxo de calor é indicada por sua condutividade térmica ou, de forma inversa, sua resistência térmica. A tabela abaixo relaciona algumas dessas propriedades, entre as quais está a densidade, que quanto maior, maior será a resistência mecânica à compressão e maior resistência térmica.

Isolante	Cortiça	Fibra de Vidro	Poliestureno Expandido	Poliuretano Expandido
Densidade (Kg/m³)	100-150	20-80	10-30	40
Condutibilidade Térmica  (Kcal/mh°C)	0,032	0,030	0,032	0,020
Resistência a Passagem de Água	Regular	Nenhuma	Boa	Boa
Resistência à Difusão de Vapor (Em relação ao ar parado)	20	1,5	70	100
Segurança ao Fogo	Pobre	Boa	Pobre	Pobre
Resistência a Compressão (Kgf/m2)	5.000	Nenhuma	2.000	3.000
Custo	Relaticamente Alto	Baixo	Relativamente Alto	Alta

 Fonte: Neves Filho (1994) 

A cortiça e a fibra de vidro constam apenas como referência histórica, visto que a aplicação destes isolantes está praticamente abandonada na refrigeração. 

A tecnologia moderna oferece uma ampla escolha de materiais isolantes, o mais conhecido dos quais para isolamento em obras de alvenaria, é o poliuretano. 

Sua condutividade térmica está entre as mais baixas, enquanto sua resistência à compressão é elevada, mesmo com um peso específico reduzido. 

Sua impermeabilidade é ótima e a resistência à propagação de chama é boa, além de ser inodor e inalterável. 

3.5 Espessuras de poliuretano expandido recomendadas 

Abaixo segue como sugestão a espessura de poliuretano expandido com densidade de 25 à 30 Kg/m3 aconselhado para isolamento de câmaras frigoríficas em climas tropicais.  

Temperatura da Câmara (o)	Espessura do poliuretano expandido (mm)
8 a 20	60
3 a 8	80
-5 a 3	100-120
-15 a -5	150
-20 a -15	180
-30 a -20	200
-40 a -30	240

4 - Cálculo de carga térmica 

Quando o produto é resfriado ou congelado resultar-se-á uma carga térmica formada, basicamente, pela retirada decalor, de forma a reduzir sua temperatura até o nível desejado. 

Já na estocagem do produto, a carga térmica é função do isolamento térmico, abertura de porta, iluminação, pessoas e motores. 

No caso de frutas e hortaliças frescas deve-se também levar em consideração o calor de respiração. 

No entanto, a parcela de calor retirada durante o resfriamento ou congelamento é bem maior quando comparada com a de estocagem, exigindo um estudo mais cuidadoso da solução a adotar. 

Assim, o cálculo de sua capacidade ou carga térmica envolve basicamente quatro fontes de calor: 

1.Transmissão de calor através das paredes, piso e teto;
2.Infiltração de calor do ar no interior da câmara pelas aberturas de portas;
3.Carga representada pelo produto;
4.Outras fontes de calor como motores, pessoas, iluminaço, empilhadeiras, etc.   

4.1 - Dados iniciais para o Projeto de uma câmara frigorífica  

O primeiro passo para o dimensionamento de uma instalação vem a ser o desenvolvimento do processamento com as respectivas implicações técnicas. 

A carga potencial da câmara determina-se conhecendo seu volume total, expresso em m3 e as densidades emKg/m3 dos produtos. 

As densidades de estocagem bruta, fornecidas pelas tabelas experimentais, são pré-calculadas de forma a deixar livres os espaços  para a movimentação do produto e aqueles necessários à distribuição e circulação do ar.

Para a câmara frigorífica ou respectivo equipamento frigorífico são apresentados os itens abaixo, que deverão ser preenchidos da forma mais correta possível: 

 Dimensionamento da câmara (m):

• Tubulação (distância e desnível):
• Tipo de isolamento térmico:
• Espessura do isolamento:
• Temperatura interna da câmara:
• Temperatura ambiente do local de instalação:
• Fator de utilização (abertura de portas - normal, intenso):
• Número de pessoas (operação)
  • tempo de permanência (horas):
• Iluminação - tempo de utilização:
• Motores (potência em cv)
  • tempo de utilização (horas):
• Dados sobre o produto
  • Tipo de produto: 
  • Temperatura de entrada:
  • Carga do produto (kg) rotatividade:
  • Tempo de processo (horas):

4.2- Calculando as fontes de calor:

Transmissão de calor (Q1):

O calor atravessa as paredes, o teto e o piso dos ambientes refrigerados, ocasionando diferença entre a temperatura da câmara e o arexterno mais quente. 

A quantidade de calor depende da diferença de temperatura, do tipo de isolamento, da superfície externa dasparedes e do efeito de irradiação solar. 

O cálculo sempre deverá ser feito levando-se emconsideração todas as paredes, teto e piso, conforme abaixo: 

Paredes	2x(AxB)
Paredes	2x (CxB)
Piso + Teto	2x(AxC)

Equação da Transmissão de Calor nas paredes, teto e piso:

Q= A x Fator Tabela 11 

Onde: 

CQ= Quantidade de calor transferido 

A = Área da superfície externa da parede (m²) 

Fator Tabela 1 = Coeficiente total de transmissão de calor (kcal/m²24h) 

Determinando o Fator Tabela 1 

D.T. = Diferença de temperatura através da parede
Tipo de isolamento (Isopor, poliuretano...)
Espessura do isolamento (mm)
Exemplo de cálculo:

parede (largura) x (altura) x fator tabela 1 (isopor 100mm/D.T. 35°C) = 8 x 3 x 251 = 6024 kcal/24h

É importante considerar a possível proteção do local onde será instalada a câmara frigorífica contra a incidência dos raios solares. 

Por exemplo, se for instalada no interior de um estabelecimento, sem receber raios solares diretamente, a temperatura será a de bulbo secoda região. 

Caso contrário, deverá ser adicionado um valor, indicado na tabela 6, para compensar o efeito. Tal valor depende do tipo, cor e orientação da parede.  

Infiltração de Calor (Q2): 

Cada vez que a porta da câmara frigorífica é aberta, o ar externo mais quente se infiltra na câmara e deve ser resfriado nas condições internas, aumentando por conseqüência a carga térmica total. 

Equação da Carga de infiltração (abertura de portas)

Q2 = V x N(Fator Tabela 2) x Fator Tabela 3 

Onde: 

Q2 = Quantidade de calor infiltrado 

V = Volume da câmara (m³) 

N = número de abertura de portas (Fator Tabela 2) 

Fator Tabela 3 = ganho de energia por m³ de câmara, em função de temperaturas e umidade relativa interna e externa (kcal/m³) 

Exemplo de cálculo:

volume x Fator Tabela 2 x Fator Tabela 3 120 x 8 x 25,2 = 24192 kcal/24h

É fundamental a importância de uma anti-câmara ou emprego de uma cortina de ar apropriada ou de portas tipo impacto que possam reduzir a carga de infiltração. 

Essa proteção seria da ordem de 80% para o tipo impacto e de 60% a 80% para cortinas de ar verticais.(Neves Filho – Resfriamento de frutas e Hortaliças - 2002) 

Calor dos Produtos (Q3):

Produto submetido à temperatura maior do que aquela interna (temp. do mesmo), numa câmara frigorífica cede calor até sua temperatura baixar ao calor de conservação. 

A carga térmica total, conforme o produto, é variável por uma ou mais das seguintes causas:

Equação para Carga do produto

Q3 = m x c x D.T. 

Onde: 

Q3 = Quantidade de calor do produto 

m = massa do produto (kg) 

c = calor específico 

D.T. = temperatura de entrada - temperatura interna 

Quando o produto tiver que ser congelado a alguma temperatura abaixo do ponto de congelamento, a carga é calculada em três partes:

• calor cedido pelo produto em congelamento (Calor Latente)
• calor cedido antes do congelamento (Calor Sensível)
• calor cedido pelo produto após congelamento (Calor Sensível)  

a) Calor sensível do produto: a carga térmica sensível é função do peso do produto ao qual se submete o tratamento, da variação de temperatura do produto e do seu calor específico (que é a quantidade de calor relativa ao resfriamento de 1ºC de 1Kg doproduto), equação: Qs = m . C (T2 - T1) 

b) Calor latente do produto: a carga térmica latente é a quantidade de calor relativa ao congelamento do produto, e é função do peso do produto a congelar e do seu calor latente de congelamento, equação: QL = m . L 

c) Calor de respiração do produto: alguns produtos, como a fruta fresca e as verduras, permanecem vivos durante a conservação na câmara, e estão sujeitos a continuarem com reações químicas que produzem calor de respiração.  

Exemplo de cálculo do calor de respiração  Resfriar a verdura a partir de sua temperatura natural

Produto  = alface
Quantidade (q) = 1000 kg
Temperatura inicial (t0) = 25ºC
Temperatura final (tf)= 4ºCf)=0,96 kcal/kg ºC 

Calor específico da alface antes do ponto de congelamento (cAC)=0,96 kcal/kg 0C

Calor de respiração da alface (cResp.)= 0,65 kcal/kg 

Cálculo:

Redução da Temperatura de 25ºC para 4ºC  (Calor Sensível)
Calor Sensível= q X (totf) x cAC= 1000 x (25 – 4) x 0,96 = 20.160 k cal Calor de Respiração
Calor Respiração= q X cResp.= 1000 x 0,65= 650 kcal
Total real = 20.160 + 650 = 20.810 kcal 

Outras Fontes de Calor que devem ser levadas em consideração no projeto da câmara frigorífica:

A energia dissipada no espaço refrigerado, como a proveniente das pessoas (ocupação), da iluminação, das embalagens, dos motores dos ventiladores ou empilhadeiras deverá ser criteriosamente calculada. 

Tais valores exigem um cuidado  especial em função da forma de utilização ou avanços tecnológicos alcançados.    

Carga de ocupação (Q4) 

As pessoas, em especial os camaristas, também dissipam calor para o ambiente, dependendo do tipo de movimentação, temperatura, roupa, etc. 

A tabela 5 apresenta alguns valores do calor equivalente por pessoa em função da temperatura da câmara. 

Equação  da carga de ocupação 

Q4 = N° de pessoas x Fator Tabela 5 x Tempo de permanência 

Exemplo de cálculo:

N° de pessoas x Fator Tabela 5 x Tempo de permanência
3 x 233 x 2 = 1398 kcal/24h 

Carga de iluminação (Q5):

O tipo de lâmpada e o tipo de luz podem resultar em cargas térmicas apreciáveis. 

De acordo com o tipo a ser empregada, a cargatérmica no interior da câmara será menor para os de sódio, pouco menor quando se trata de vapor de mercúrio ou fluorescente, sendopraticamente o dobro no caso de incandescente. 

Equação para a carga de Iluminação:

Q5 = P x 860 (kcal/h) x Tempo de utilização
Onde:
Q5 = Quantidade de calor devido a iluminação
P = Potência (KW)
860 kcal/h = Fator de conversão KW/kcal 

Exemplo de cálculo:

P x 860 x Tempo de utilização
0,1 x 860 x 2 = 172 kcal/24h

Carga devido aos Motores (Q6)

Esta é a carga produzida pelos ventiladores dos evaporadores com convecção forçada, somente não é levada em consideração quando setrata de um evaporador estático.

Equação para a carga devido aos motores:

Q6 = N x 632,41 (kcal/h) x Tempo de utilização
Onde:
N = potência dos motores (CV)632,41 kcal/h = Fator de conversão CV/kcal 

Carga de embalagem (Q7)

Pela experiência, esta carga é aplicada apenas quando a quantidade de material utilizado na embalagem representar um valor maior que 10% do peso bruto que entra na câmara. Abaixo temos os calores específicos de alguns materiais de embalagens:

Tipo de Embalagem	Calor Específico (Kcal / kg ºC)
Alumínio	0,2
Vidro	0,2
Ferro ou aço	0,1
Madeira	0,6
Papel Cartão	0,35
Caixa de Plástico	0,4

Equação para a carga de embalagem: 

Q7 = m x c x D.T.
Onde:
m = massa do produto
c = calor específico da embalagem
D.T. = Temperatura de entrada - interna 

Carga Térmica Total

Somando-se o calor calculado em cada item, será obtida a carga total requerida, ou seja, o calor que deverá ser removido diariamente da câmara frigorífica para manter nela a temperatura de projeto. 

Qt= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6+Q7 

Exemplo: 

Qt= 150.000 kcal/24ht
Fator de Segurança (10%)
Qt= 150.000 kcal/24h x 1,10
Qt= 165.000 kcal/24ht 

Cálculo da carga térmica horária:

Tendo em vista o tempo usado pelas indispensáveis operações de degelo e para consentir ao compressor as oportunas pausas de funcionamento, a unidade de refrigeração deverá ter condições de absorver o Qt num número de horas não superior às 20h. 

Capacidade de equipamento requerido
(supondo 20 horas de funcionamento do sistema em função de paradas para degelo por exemplo...) 

Qr= Qt (Kcal/24) / 20 (h/24h) = (Kcal/h) 

Então do exemplo acima teremos:

Qr= 165.000 kcal/20hr
Qr= 8.250 kcal/hr 

Lembrando sempre que a carga térmica para resfriamento e congelamento dos gêneros alimentícios é muito elevada quando comparada à carga térmica para conservação de produtos “pré- resfriados ou pré-congelados”. 

Lamentavelmente em muitas instalações frigoríficas de supermercados, muitos produtos são colocados ainda “quentes” em câmaras de conservação de produtos resfriados ou congelados, neste caso o produto quente aumentará a temperatura da câmara, resultando-se em dois efeitos indesejáveis: o produto já estocado será afetado pela maior temperatura, sendo que o resfriamento ou congelamento do produto que entra será muito lento. 

4.3 - Exemplo de cálculo de carga térmica para uma câmara de conservação de produtos resfriados: 

Dados Preliminares 

Temperatura externa: 35ºC
Temperatura interna: -1ºC
Umidade relativa: 60%
Dimensões internas: larg. 3m; comp. 2m; alt. 2m
Tensão disponível: 220V, 1 fase
Material da câmara: painel pré-fabricado,
Isolamento: poliuretano painel 100mmou seja:
Produto: carne bovina magra fresca
Embalagem: sim (papelão, plástico, etc)
Movimentação diária: 600 kg/24h
Ocupação Total: 3.000 kg
Presença de motor ou fonte de calor: sim (motor do evaporador)
Temperatura de entrada do produto: 10ºC
Número de pessoas: 1 permanecendo 3 horas

Transmissão de Calor
DeltaT = 360C
Piso: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)3x2x150 = 900 kcal/24h
Parede: (larg.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 23x2x150x2 = 1.800 kcal/24h
Parede: (comp.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 22x2x150x2 = 1.200 kcal/24h
Teto:  (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)3x2x150 = 900 kcal/24h 

Infiltração de Calor
Volume:  (larg.) x (comp.) x (alt.) x (fator tabela 2b) x (fator tabela 3)3x2x2x22x25,6 = 6758,4 kcal/24h 

Carga térmica do produto(temperatura conservação = -1ºC)
(Moviment. Diária) x (Redução de temp.) x (calor esp. AC–tab.4, col.3)600 kg/24h x 4ºC x 0,77 kcal/kgºC = 1.848 kcal/24h 

Pessoas (Calor de ocupação)
(nº de pessoas) x (fator tabela 5) x (horas reais)1 x 233 kcal x 3 = 699 kcal/24h 

Iluminação ( 10 Wa tts por m²)
(larg.) x (comp.) x (10) x (horas reais) x (fator de conversão)3 x 2 x 10 x 3 x 0,86 = 154,8 kcal/24h 

Dimensionamento
Total diário=carga térmica diária + carga térmica do produto + pessoas + iluminação
Total diário = 1 4.260 kcal/24h
Total diário : 20h = 713 kcal/hFator de segurança (10%) = 71 kcal/h 
Total Final = 784 kcal/h 

4.4- Exemplo de cálculo de carga térmica para uma câmara de conservação de produtos congelados: 

Dados Preliminares

Temperatura externa: 35ºC
Temperatura interna: -18ºC
Umidade relativa: 60%
Dimensões internas: larg. 3m; comp. 4m; alt. 2,5m
Tensão disponível: 220V, 3 fases
Material da câmara: painel pré-fabricado
Isolamento: painéis de EPS (isopor) 200mm
Produto: peixe já congelado
Embalagem: sim
Movimentação Diária: 3.000 kg/24h
Ocupação Total: 7.500 kg
Presença de motor ou fonte de calor: sim
Temperatura de entrada do produto: -8ºC
Número de pessoas: 2 permanecendo 3 horas 

Transmissão de Calor
Delta T = 53ºC
Piso: (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)4x3x190 = 2.280 kcal/24h
Parede: (larg.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 24x2,5x190x2 = 3.800 kcal/24h
Parede: (comp.) x (alt.) x (fator tabela 1) x 23x2,5x190x2 = 2.850 kcal/24h
Teto:  (larg.) x (comp.) x (fator tabela 1)4x3x190 = 2.280 kcal/24h Infiltração de Calor
Volume:  (larg.) x (comp.) x (alt.) x (fator tabela 2b) x (fator tabela 3)4x3x2,5x13x35,3 = 13.767 kcal/24h 

Carga térmica do produto (temperatura conservação = -1ºC)
(Moviment. Diária) x (Redução de temp.) x (calor esp. AB –tab.4, col.4)3.000 kg/24h x 8ºC x 0,45 kcal/kgºC = 10.800 kcal/24h 

Pessoas (Calor de ocupação)
(nº de pessoas) x (fator tabela 5) x (horas reais)2 x 338 kcal x 3 = 2.028 kcal/24h 

Iluminação (10 Watts por m²)
(larg.) x (comp.) x (10) x (horas reais) x (fator de conversão)3 x 4 x 10 x 3 x 0,86 = 309,6 kcal/24h 

Dimensionamento
Total diário = 3 8.114,6  kcal/24h
Total diário : 20h = 1.905 kcal/h
Fator de segurança (10%) = 190 kcal/h 
Total Final = 2.095 kcal/h 

5 - Boas práticas para utilização das câmaras frigoríficas visando a racionalização de energia elétrica

 

1. Assim como nos balcões frigoríficos, deve-se evitar a entrada de produtos “quentes” nas câmaras frigoríficas, a grande maioria dos projetos de câmaras frigoríficas para supermercados é para produtos “pré –resfriados” e “pré – congelados”, sendo assim, as câmaras terão apenas que conservar os produtos que necessariamente terão que entrar com a temperatura próxima àquela que deve ser mantida; 
2. Evitar ultrapassar a capacidade máxima de armazenagem dos produtos ao qual a câmara foi dimensionada; 
3. Evitar misturar os produtos a serem conservados no interior das câmaras; cada produto possui uma temperatura de conservação diferente do outro; 
4. Luzes internas deverão ser apagadas quando as câmaras não estivarem sendo utilizadas; 
5. As portas das câmaras devem estar fechadas o máximo possível, uma prática errada é a de deixar a porta de uma câmara frigorífica aberta por períodos longos. 
6. Esta prática não só cria problemas para o conteúdo da câmara pela entrada de ar quente e úmido, mas também provoca o acúmulo de gelo no evaporador. 
7. Por outro lado, esse gelo excessivo impede o sistema de refrigeração de funcionar com 100% de eficiência até o próximo período de degelo. 
8. Em situações onde as portas das câmaras não podem ficar fechadas, uma boa saída é a instalação de cortinas de PVC que excluirá a necessidade constante da reposição do frio, reduzindo o consumo de energia já que a perda é mínima; 
9. Evitar obstruir a circulação do ar na saída dos evaporadores, além de não garantir a uniformidade da temperatura no interior da câmara, provocará também um maior acúmulo de gelo no evaporador; 
10. Ajustar corretamente a duração e os intervalos de degelo; 
11. Sempre observar se não há acúmulo de gelo no evaporador, havendo resistência elétrica queimada, a mesma deverá ser substituída com urgência, caso contrário poderá haver retorno de líquido na sucção do compressor; 
12. Evitar que a água do degelo fique no interior da câmara, pois além de ocupar área útil no interior da câmara com o acúmulo do gelo no piso, o mesmo fica escorregadio podendo provocar acidentes e também o sucessivo bloqueio de gelo no evaporador ocorrerá facilmente, etc.

Gomes