Refrigeração - ênnio Cruz Da Costa - 3ª Edição

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3!1 edição ENNIO CRUZ DA COSTA Engenheiro Mecânico, Eletricista e Civil Professor Titular da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre (RS) 3:1 edição • . A D T L R E H C Ü L B D R A G D EDITORA E ENNIO CRUZ DA COSTA Engenheiro Mecânico, Eletricista e Civil Professor Titular da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre (RS) 3:1 edição • . A D T L R E H C Ü L B D R A G D EDITORA E Refrigeração © 1982 Ennio Cruz da Costa 3ª edição - 1982 9ª reímpressão - 2011 Edito,ra Edgard Blücher Ltda. • Blucher Rua Pedroso Alvare_nga, 1245, 4° andar 04531-012 - São Paulo - SP- Brasil Tel 55 11 3078-5366 FICHA CATALOGRÁFICA C83rr [email protected] www.bluch.er.com.br tosta; Ennio Cruz da, R.efrígeração/ Ennio Cruz da Costa São Paulo: Bluch�r. 1982. v. ilust. Bibliografia. ISBN 978-8S-2J 2·0104-S 1. Refrigeração - Tecnologia 1. Título. t pr-oibida a reprodução total ou parcial por qualsqu . er meios, sem autotizaçã, o CDD-621.S6 escrfta da Editora. CDU-621.S6/59 Todos os direitos reserva dos pela Editora Edgard BU.lc:her L.tda. lndices para catálogo slstemátlto: 1 n- -•- • PREFÁCIO ll4 TERCEIRA EDIÇÃO Este volunre fãz parte de nossa obra sebte. Tetmõtêcnica, constituída das seguintes publica· ções: � . TERMODINAMICA MECÂNICA DOS FLUIDOS TRANSMISSÃO DE CALOR COMPRESSORES CALEFAÇÃO REFRIGERAÇÃO VENTILAyÃO CONFORTO TÉRMICO ARTIFICIAL (Física Aplicada à , Gonstrução) ' . CONFORTO TERMICO NATURAL (Arquitetura Eeõl6giea) A refrigeração surgiu em sua primeira edição, em 2 volumes, em 1975, como dec.orrência da experiência de 28 anos de magistério superior e- ativida(ie profissional, na especialidade, assim éomo, ct1rso de aperfeiçoamento. em Técnicas Frigoríficas que reaJizamos na França. Apenas 7 anos decorridos surge a 3� edição desta obra, agora em volume único, em trabalho esn1erà.do da Editor,a Edga,rd Blücher Ltda. FtU.etn parte desta publicação estudos tanto sobre a produção como a. conservação e utilizá· çãe do frio. Ns produção de frio é tratada com dela.lhes a refrigeraçãQ mecânica, com seus respectivos equipamentos, e os de-tnais processos de refrigeração como a ejeçã0.do vapor d'{lgua, a absorção e a refrigeração termoelétrica, Na CQnservação do frio são estudados os isolantes,, as técnicas de isolamento e os dispositivos para armazenagen1 de produtos re,frigerados. Na aplicaç,ão do fr,io sãe abordados assuntos como a fabricação de gelo, a criogenia e a con­ servação dos alimentos pelo frio dando-se ênfas-e especial ao projeto de enterpostos frigoríficOS'. Toda obra é orientada no sentido te6rico-prátíco de modo a dar tanto ao estudante como ao proüssional, a par de u m bom embasamento teórico, es elementos de cálculo indlspehsáveís para a elaboração de projetos objetivos. Para i-sto, todos os assuntos., além de estudados teoricamente com detalhe.s, são acompanha• dos de tabelas, dados práticos, exemplos numéricos que, estamos certos, tornam �sta obra um auxiliar valioso para o engenheiro que se dedica a esta parte da termotécnica. O AUTOR • • /NO/CE 1 - GENERALIDADE.S1 1.l - Definição ..................., .,...,................,............ . 1.2 . ·- Produção do frio .............. : .......................•....... . tri·bu1ção 1.3 � D 1s · d .o tr· . 10 ............................................. 1.4 - Conservaçã. o do frio . .' ....".......................... 15-A prteaçõe-s do frio ........................... ,, ...... , ........... . 18 18 19 19 19 "20 2 - REFRIGERAÇÃO MECÂNICA POR MEIO DE GASES ............. . . .. . 2.1 - ·rr .incipios de fun,cionamento ............... . ................ . .... . 2.2 - Elementres de 61eo . . .. • . · • · • · ·················'· ·· · 3.17 .8 -- Separadores de li uido · ·· · ··· ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ! 3.17. 9 - Purgadores de in nde�s á��i; 3.17.10 -, Depósijto ou receptores de liq �id�':::::::::::::::::::::: i • • • • • • • ,- , , • • • , ., . . . . .. .. il • • • • • • • • • • • • • . . 1! • • • • • • • • • • , • • • • • .. • • • • • , • • • • • • • • • • • i t •• • " • • •_ .. . . . . . t ., • i . . r • • • • .. �L 1 t ... . .. . . . ,. •• • • • : • .. • • • • 1 • • • • • • • • • 1 , • • • .. .. !! 1 1 • i. • :-. • • •.• • • , • • • � • • • • • • • • • •• • • • • • • • , • • • • • 1 • • • • • I • 8 1 • • • I a I • • 1 W 1 I 1 I • • 1 • 6 • 1 1 1 1 1 I a , 1 ' • 1 a • • • 1 I 1 • • • , • • • • •· • • • 1 11 1 • 111 • • • •••• , . • • • • • 1 • • • • 1 1 1 1 1 1 • 104 111 111 111 112 11.2 113 113 117 1-19 121 .121 121 12i 123 125 125 l29 131 1J1 1'32 132 i32 135 136. 137 J37 137 140 141 141 141 1�1 1A2 143 143 144 1.1A �..-. 144 145 146 147 147 3..I 8 - Canal�s . .. .... , .. . ... . .. , . , ., , .. � . . . ... ,. . .... , • , . . . .. . .. . 1sj 3.18.1 � Generalidades 153 1 • 1 li 1 • 1 • ' 3.18.-2 - Ctlêulo .. . , , . . . . . . . . 1 1 • 1 1 • 1 • 1 f li .......... 1 1 1 1 1 1 1 ,, ......... 1 1 1 1 1 1 1 • a • a 1 • 1 j , ••••••••••••• , 3.18.2.1 - Exemplo ........................... � ........ 3 .18.3 - Traçado da re.de .. · 3.19 - Sistema elétrico . 3.20 - Test,es, cuga l lubrificaçlo e manutenção .... � .. 3" 20.1 - Testes ...•. '! . .. . _.. ._ . . . . . . . . . . . . . . . ... . 3.20.l - Carga ...... . ...... . ... � . ...... . ..... ..... .. . , ... ... ,J.20!3 - Lubrifica"IO . . . •. . . . T 3.20.. 4 - Manuten,.lo - '- . • , T 41 • • 1 1 l&I • • • • • 1 ....... li •••• li •••••••••••••• ••• 41 1 1 1 ai i 1 11 i i ••li 1 ••a 41 1 , ••• 1t • • • 1 •••• • •• 1 •• � ••••••••••• 1 1 t , • • •• 'l.:. • •, • • • ••• • ,. • , • • •• • • • 1 1 1 � 1 1 1 ....... • 1 • • 11 � . 1 ' 1 ••••••••••••••••• • 1 , •••• •, , •• 1.1 , • 1 1 �, •• 1 • ••••••••• 156 157 159 165 169 16J 171 173 174 4 - -REFRIG�RAÇÃO PO,R MEIO DO D' ÁGUA ...., ............ � .. ,.., 115 � -- Ví\BÔR ... , 4.1 - Geneialida des .. . . ... . ., . .. , . � , ... .. ., .. . . ... . ., .,. , ........... ; .. . ·. 175 4.2 - lC 1o te 6n�o · . . , , . . , . . . . . ... . .. . . . . . 176 4.2 .1 - Exemplo .... ., . ; . . . ,. ... , .. . . .... ._ . . .. .. . .. . . ,. . . .. 177 4 .,3 - aso re-al . .. ,, . . 178 4.4 - C;61culo ,do ejetor •. ,. ..•.. : . ._ .... ,. .................. , ........... . 119 . e· e Ili • • .. • • • . l!I 1 • • 1 1 1 • • i • i • • li • 1 1 1 li il • 1 li • 1 " 'I! 1 • ' ' • •• • li 1 • • • • .. , • • il • • 11 , • • ? • • ' 1 1 1 •• 1 • ••••• • • • • • • 1 '"' •••••• :o ••••• 41 ••••••••·,............�. , • • • • • • li ••••• • 11' • .. •• • • ' 41 • • • . . . . . . ll • • ••• li 41 1 • • • .. 1 1 11 • •••• • • • • • � S.2 - T.�pos de ,apa�elhos ............... 5.3 - ,C'álculQJ .• 5.4 - Exemplo de c61culo de um sis:tema de refrigeração. ,à absorção, a solução N'H 3 - H 1 0 • .,, ..... • . ... " .... . � . ... .. . .... . ,. . ., .. . .. .. . 5,.. 5 _, La.rgura do processo .••...., ...... ,. ., .... 5.6 - Exemplo de cálculo de um sisitema de refrigeraçto· à absorçlo j a solução H 20 - LiBr' ... • r. ,. ., • • • • .. • , • . • ,. • • • • • • • ,., • .. .. • � • • ,. ,., ., S � 7 - Dados prâticos • .. . . i • li • , • ,. ••• . 5 - REFRlGERAÇ$.O po,a ABSORÇÃO ....... 5, .1 - 0eneialid ades ., . • ................... il , ...... ili • • 181 182 187 utilizaado . . . ..... 19() 19,?. utilizando • • • .. • • • 197 203 • , • •• • .. ••• ,•••••• ,. ••••••••••• 4 • • 1 , •••......-....... _ ,. .. •• 181 ., ••• '!' • • • • • • • • • • • • • • ,, • • ,. .. • .. • • • • • • • • • , • • • ,. .. • • .. • ., .. • 6 - REFRIGERAÇÃO POR AD,SORÇÃO ..•••• 6.1 - Generalidades . ., .. • . ..... . • . .. • • •..... • .. . . . . . , .. . . . .. . ti.2 -· Capadda.de de adsorçlo .. , .... -.., ...•... ,...... ,., .. , .. " ., ............ ., .. 6.3 - Influencia da temp1ratura ,e da presslo"8bre ,a �dsorçlo . . .. . . ... .. .. 6.A - Calor de adsorção . • .. . . . . ., ... . . . , , . . .. . .. 6.5 - Desumidifieaçlo do ar úmido poi meio de materiais ad�rvent�s .... . . . , , .. , , .• ..... 6.5, 1 Exemplo ., ., ...... , ...,. ..... , 206. 206 206 207 208 209 212 7 - RE�RIGERAÇÃO TERMOELÉTRICA ... 215 li • il ................. � • •• • i li • • , 7 .1 - Hist6ri�o . . .. •••• , • • •• • '!' • • • • • • • . ,1 • , ............... ·� • • li • .. • • • • ., •• • ,. , •••• • ••., li ••••• , .. li •• ! • •• • .................., , I!! ................ ...... ...... •• 8 - CONSERVA:ÇÃO DO FR'IO .. •• • "' •• • . ........, ... 7.2 - Efeitos termoet�tricos .., ...... 7 .3 , - Materiais emRregados .., •... " . , 1 .. � - Vantagens e desvanta1ens dá refrigeração termoe�étrica .......... , ... li "' •••••••••••••••••••• ., • li •• ••••••••••••••••� ••• , .... ......., ![ li • ã •••• ••••••••••••••••••• , •••••••••••• ,. • • • 8.1 - lsolàn tes .• • . . 811 1.1 - Definiçlo . . .. • . i 8.1.2 - Propriedades . ., . . ,. • .. . , ., ... .. • .. . . ...... . ..... � . ,.. . . .. . . 8� 1.3 - Isolantes usados na técnica da refrigeraçlo .......•.. , .. . ... 8.t.� - Cüculo da ,spessura do isolamento ... " ... ._ •. 8.1.S - Condensaçlo intema ..........·. , ..• 8.1.S .. 1 - Ezemp,10 8.1.6 - lsol�mente dê equipamentos e ean·ãliza:�s .............. - . 8.1.7 - E��ssura econ8mica dérisolamentâ ....... ., . , • ... .. . .. . . . .. . 8 .. 1.. 7 .1 - ExemplOS- ...••..•..•..••..•.... , ... 8.1.8 - tr,Cnica � e�u�o do isolamento •••.•• - ,, . , . • . . . . . ... • . . li • • • • • • ., • • • • • • • • li " ., • •• • • • • • • • • •• • • • • ., li • • • • • • • • • • • • !!I • • •• • • •••• • • • , . •• • • •• ., • li • • , •••• • •• • • ,. li • ! • • • • • • • • • • • • li • • •• • 1 • • • • • • • • � • • • il ,., •• • • •• • • • • • • •• • • • ••• •••• •• • •• • • Ili .. • • • •• ! • • • • • .. • • 215 216 220 220 222 222 222 222 222. 224 226 228 230 232 233 234 .. . 8.2 - Portas frigorificas ....., . .... .... . . . . .. . . . . . . . •. . . . . . • . . .. . . . • ' 8.3 - Recipientes e recintos para a conservação do frio • ........ " . .. , ..•... , 8.3.1 - Refriger.adores domêstic.os ............................... . 8.3.2 - Refrigeradores comerciais ................................. . .. ......•.....•.•.... ., .•.•...._ .. •• , 8.3.3 - Cimaras frigorif ·cas, ..... 8.3.4 - Transpattes, frigor-ificos ..... .... . .... • • • ... . . .. ... :. . , •... , � ..... ............... •. 9 -· CONSERV AÇiO oo,s ALIMENTOS .... .......... 9.t - Gen.eralidades ........... ._ ......... ,, ............ .. ............... e 9" 2 - Alim ntos ................ ., .•.•.....•........... • • • , • • • • • • • • • • • • . 9-.3 - Alterações dos alimentos ..........•...... ............... , .... � .. 9.4 - Influência da temperatura ....., ..... . . . . . . .. . • . .. . ....... . ..... ·. ·_ .., - ,.:,, 9.5 - Influência da umid.ade relativa e da movimentação do @.f.· •••••••• w ••• : .251 9.6 -- Vantagens .do congelamento 9.6.l - Exe mp I o ... .. • • • • . ..- • . . • •• .. • .. .. . ,,. . • . .. • • . . • ....•.. . • . • 9.7 - Méfodos de con,gelamento . . ...1. t . une1s . a - p- or m e10 ue /J - Por meio de banb,os liquidos •......•..............·. "' ........•. y - P'or me'io de placas ..... !J - Por meio ,de nitrogênio líquído ...•............._ ........... 9.� - D�scongelamento .. ....... controlada ........................ , .................. 9.9 - Atmosfera , . . , Agentes ,quimicos ... " ....-............... "'.,........ ......•......... 9"10 9._11 - Radiações . .. • . .. . .. .... .- .. .. . ....... . . 9.12 - Condições ótima, para a conservaçã.o dos alimentos . , ................ • ... . . . . . . . . . .. .... . .. . . • ,. . . .... , ..: • .. .., . ... .. • • . • ... 9.13 - Liofilização , 9.13 .. 1 - Gener.alidades .. . . . · 9 13.2 • - Instalações de liofilização .... ... ...... • .. .. . . .......... 9.13.J - Dados pr.Aticos ........................................ 9.13.4 - Conservaç,ã,o dos produtos liofilizados ...............•. 1 t li • • • • • • ,. • ., • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • li i • • " . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • •· jj .. • li 1 • ., • • • • • • • • • • li • • • • • • • • • • • • • • • • • 1 • • • • •, • li • • • • • • • • • • • • • • • • • i r • • • • • # li • !! li • ii, • • • • • • • • • • li 41 ' li • • • • • , • ., •• .. • .. • • • • • • • • • • • • • • • • • .. . . . . . . . . . . .. . li • •• li • • ,. • "' • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ., • • • • • • • • • • • • • • li . 41 10 - EN�REPOSTOS FRIGORÍFICOS ... , � .........• 10..1 :--- Definição .. , ... , ...... • ... .. . 10 .. 2 - Classificação . ., ..............................,..... 10.3 - Conce.pção geral .. . . . ...... . � . . . ,. ... 1 O.3 • l - 'Fa m anlio • ._ . ., ....... . •....... • .. ..... ... . . . , ......... 10,.3.2 Fotm.as .......- .......................... , ........, ..., .................. . ... 10.3.3 - Construção ......, ........ , 10.3.4 -. Tipos de , câmaras ...·� ..... . 10.3.5 ·- Instalações complementares ......... ......•.�. 10.3.6 _ , Sistema de c.ontrole .................... , . , •.. ._ ..... ..- .• 10.4 - Projetos de fr.i-oríficos , ......•. � .... .........................•.. • • ., • ..a n ua),los 1n1c: 1a1s •• 1 . 10..4 10.4 .. 2 - Escolha do tipo e das áre,as das cima,as . : .., ......, ....... 1'0.4.3 - Cálculo do isol�mento ..., .. ,., ...... , ............ '- ....... , 10.4.4· - Cálculo , ...... .•.••...•.. , da carga térmica de refrigeração 10.4·.5 - E-scolha do ciclo de refrigeraç_�o e: lançamento do circuito correspo·ndente.... ., ........•.... .' ............... " . . . . .. 10.4.6 - C.âlculo e especificação dos equipamentos • • . . . .. . . • ..... .. 10.4.6; 1 - Exemplo .............................. : .. ... 18..4. 7 - Dados ..•. 10.4.8 - Escolha das áreas· ... " .•...• � ................ .. � ...... . . . 10.4.9 - Cilculo do isolamento .. .... ...... . .. . .. . . .. • . . .. .. . ... 10.4.10 - C6lculo da carga: térmica deTefrigeiaçlo •.... , .... ... . -�... 10.4.11 - Escolha do ciclo de refrigeração .. � ..... . ...... . . .... . . 10.4.12 - Cálculo· dos equipamentos ...•..,. . ... . ... • . • • • ..• • .... 9-'I • • li . .. .. . . . . . . . . . � • • • • • • li • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • .. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• 11 . . .. . . .. . . . . .. . . . . . . . . . � • li • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ,. • • • • • • • •• • • • • " • • • li • • • li • • • •, • • • • • • • • • , i!l' •• • • • li ..! 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Sistema de comando, controle e segurança .. ., 292 297 299 299 300 301 301 302 303 11 - FABR l1 Qit 77 kt,f/m d�TSdoNH, 2.63 kp/m 3 dillfam1 TS do NH 1 -rc- o.m 10.4,. 12.3 - Compresmres · Baseado .nos dados j4 calculados na escolha do ciclo de refrigeração: Compressores de baixa:, temperaturas -S C/-3S C º = Ga = 235,156 kgf/h 1VcN .. veja dados iniciais 0,93 ftj1 IJ 1,3 0,895 dados iniciais cncterlsticu do NH, 0,892 S,687 4,33 Tabela 10.4.12.2.2 Nestas condições 1 considerando os dados iniciais a respeito dos compressores e, adotando o compressor de maior tamanho, isto é: 2 1rD 2 ff' • 0,16 L =--- · 0,11 =0,0022 m 3 Vc = 4 4 · Podemos selecionar, para evitar ultrapas­ sar 750 RPM, as segµintes solu9Pê&: 1: L B.xa 110mm 160mm o.0023m1 4 646 IJOnün 0,002lm 9• 6 160mm ' 431 D V:c 1 110mm 160mm 0,0023m' 3 1 110mm 160mm 0,0023m, 4 N .. 656 492 Tabela ,o.4.12.3.1 Das quais, por comodidade de manuten­ ção de um compressor de �rva, adotaremos o de 4 cilindros tanto para a baixa como pua a alta. Con,preiior de alta Temperat uras +3S º C/-7º C = 610.k,J/h = 60,89 c.v. 10.4.12.4 - Valvul11 de expando e,, na expreSSlo da capacidade de compressor 1 As v'vulas de expando do ealeuladu pe.1 la expressio. [__o_h_=_3__#_n-c l ,--/b1) 600 onde: .... Compresaor Alia PmB = 2,1,68 c .. v. Ol02 0193 "• Adotando.se tubos aletados este tamanho poderia ser grandemente reduziâ'.o. PmA ,. - �o 121 n Tubos estes que, dispostos em 4 ciruitos paralelos (para garantir uma velocidade da água de I m/s) e, 5 passagens, dariam em intercam· biadores de 1,825' m de comprimento util e 0,2 m de diâmetro .. Gy � GA 1, f T,ffa/f c G1 . -,s·c l't �==36,S m º •.... eom,.... r Podemos ,caJculu:· s L= - ... • CcupZIIW e,.._ águ 1 onde: Qf µ = O, 96 (parede• IJOIUI com arestal vtv.u) '1D 2 0= --4 PC>demoa relacionar os seguintes valores que 0 obedecem a nomenclatura da Figµra 10.4.U.l . • c=91,53VÂ8 298 De acordo com a orientação dada no To­ mo I Seção 111-18, os cálculos obedecem a se. 9 : em rd o (e guin As bombas de ligadas aos separado­ res de liquido, deverão. ter capacid ade para bombear t�o O NH3, mesmo o de recircula çlo, através das linhas de alimentação. G kgf/h - ciclo de refrigeração Para isto, as mesmas devem apresentar as . seguintes características: t, p, 'I - características do NH 3 dadas em tabela de vapor saturado ou diagrama TS 6p1 1 º e ' NH, - tabel a . Grandezas de vapor saturado do /lPljl o C - Le = Pm c.v. 634,22 s 4.6S4,6 682,5 646,64 23,1 12,3 0,058 ' 0,042 10.4.12.7 - Depósito de líquido O depósito de NH 3 I íquido ficará locali­ zado próximo aos. condensadores e, deverl ter capacidade, com folga de 30% para armazenar toda a Amônia da instalação. 8 Para isto todo peso de NH 3 contido na instalação deverá ser avaliado e calculado o seu ° volume quando líquido a 34 C. 1 10.4.12.6 - Separadores de líquido SL 1 e SL 2 Adotaremos para isto a planilha de cálcu­ lo 10.. 4. J 2. 7.1, onde para cada equipamento foi caracterizado as parcelas em volume de líquido e vapor contidos, assim como os 1·espectivos pe­ sos específicos da fase líquida e da fase vapor, de tal forma que: Os separadores de líquido, para evitar simplesmente o arraste de lfquiao, estando as válvulas de expansão ligadas na baixa, pod em ser dimensionadas como segue: 1 1 diâmetro ::- 10 • diâmetro canalização de sucção aJtura 1 Tabela 1.0.4.12.6.2 /_h _G_kg( ____,; 1rD2 3600 "I 4 e .recomendado - tabela 12.321,� = H + J/-y m f(G, i-y) - di�grama s = s 3 kgf /m 'Y líquido Htotal - 470,3 1canaliz ão kgf/m 2 aç - perda d e carga um"tári . a em do CcaJcula ., Desnível kg(/m 2 m D BombaSL 1 BombaSL2 G kgf/h Lem - comprimento equivalente das ca- · oaliza,ções tirado da_ J>lanta (perspecti­ va) e adicionado de 20% para atender ' os acessórios � _ 1 1llH3 = 2 • diâmetro · nestas condições podemos calcular: de modo que teremos: Gránde1J1s Diâmetro sucção Diâmetro separador Altura separador ' SL 1 " 2½ Vdepósifo s� G = 0,71Uquido 34 = 0,7. 589,04 = º 65cm 130cm 130cm c = 2,073 m " 2½ 65cm 854,6A donde as dimensões: L = 3,48 rn D= 0,87 m Tabela 10.4.12.6.1 301 3 __ de comando controle e 10 4 11.9 _ Sistema segp.ran� guinte seqüência de operação com seus respecti­ vos bloqueios (vtja Figura 10.4.12.9. l ), No sistema elétrico die comando e contro­ le, devem ser adotados como segurança, a se· R s · Ew1poH_dor 1 L-.zs•c 'F.s,, --- T:' Dí Ev�pou.dor, :Z: - .. !D, &1po,1dor J D, � Alta Figura 1'0�4.12. 9 .1 303 l----:H--........-.-4 11. fABRICAÇÃO DE GELO D'AGUA t1 .1 - Generalidades rente. O gelo dágµa pode ser opaco ou transpa­ O gelo dágua� opaco é obtido da água po­ tável comum, sem qualquer tratamento antes da congelação. 11. 2 - Processos de fabricação de gelo dágua Div�rsos são os processos de fabricaçlo de.. gelo dágua atualmente em uso. Entre os principais,' podenios citar: 1 a - fabri�ão de gelo em barras; t, - processo RAPID-ICE; 'Y - processo RJCHELLI da.SAMIFI; <1 -- processo GRASSO; l:; - fabricação de gelo em placas; cp - prooess�PACK-ICE; .JJ - processo FLACK-ICE; µ. - processo TUBE-ICE� v -- fabricação tle gelo sob vãcuo. 1 Sua aparência se deve a �resença de bo­ lhas de ar imobilizadas durante a congelação. Para obter um gelo transparente (que mantêm entretanto um núc1eo opaco) sâo1 adotado diver os processos: - usando água destilada e desaerada; - usando á�a com um conteúdo, redu�i· do de sàl e efetuando uma congelação lenta; - ,agitando a água seja por meios mecâ­ nico , seja por injeção1 de ar compri­ mido a alta au baixa pressão. Todos estes proces os são atualmente pouco empregado .. O gelo CRISTAL, isto é conpletamente transparente 6 ob ido, pela retirada da água amtra) da barra antes da congelação total, ubs­ tituind� por ãgua destilada .. 1 11.2�1 - Fabricaçãõ de, gelo em banas O equipament(? convencional para fabri­ cação de gelo em barras é constituído por um tanque de aproximadamente 1,8 m de profundi­ dadel, com 2 compartimento cheios de salmou­ ra, um contendo o evapQrador e o outro, as formas cheias de água a congelar (Figura l 0.2. l. l (orh: ,._. --·- ____....!..:.:-::..__-----------------:=-- Ponh: rol nh� 1:1�·.,1-or Planl I a.iaieS..•OIII F·&gora 11. 2.1.1 o congelamento é acelerado por reentiânblodo r rio te in no am tr ne � e qu s cai r.ti ci8S ve quente. 'A desmoldage� é feita por gh • esl blocos ao serem soltos saem vertical· rior mente dos �oldes e flutuam na pa� su� ,0 tanque em que os mesmos sio colocados, . donde· são retirados por transportadores tipc> corrente. No meio de cada 2 serpentinas, é coloca­ do um tubo perfurado por onde du.rante o con• gelamento, é injetado ar comprimido que se ele­ va em pequenas ·bolhas, tornand01 bem transpa­ rente o, 1gelo produzido. 1 , -====-- - Dt��.mulda . .cm a �ás Quenfe Figura 11.2.3� l 11.2.4 - Processo GRASSO (H,olanda) Semelhante ao processo anteri,or, ,o pro­ cesso GRASSO adota o cong,elamento da água em tomo de 9 tu'bos ocos, dispostos eomo os moldes de barras. O conjunto fica imerso num tan,que com ág\Ja e as operações são idênticas as do pr1ocesso SAMIBl. A duração do congelamento, entr'ttanto é . maior, podendo-se considerar como de 3 horas para,blocos de 252. 1 l l .2.S - Fabricação ·de gelo em placas O gerador de gelo em placas é constituído de um grande reservatório que contêm no senti.. do da largura oél ulas verticais estreitas. Estas células, separadas entre si de cerca e rs v ra o rad, vapo e as tin pen ser , têm con , cm 80 �e · tica . .. lii..s prote�das de cada lado pol' ehapas metá 1 cas. Sobre estas superfícies metálicas a água Prtrefrigerada a cerca de + 1 º C congela. desje ada é lo ge do a ur ss pe es a e qu go Lo atfu gida, a desmoldagem é feitá por gás quente por meio de uma 1e, as placas de gelo removidas a ganchos da li� é te en rr co ja cu , te lan r e o pont elamento. ng co o te ran du os oc bl s ao os es pr culada A duração da operação pode-ser cal rmula: com boa aproximação pela fó Th _ ;.-1, 25 ( espessura das. placas efll uc m "\ l.S E 11.2,.6 - Processo PACK..JC 1 2 ído por um O equíparoento é' constitu uais evapora q oa e rttr e de e ar g a pl u d cilindro de .. 2.6 � 1 )� 1. 1 a r gµ i F ( a n i õ· aJ11. a r do cilindro o ri te in o ·n a d ca lo co é a A� . ulada ond r e1:i int e c fa a e r b o s � e o gelo se forma rasp a· de 0 e1 m r p o o d ira t re do mesmo, dónde é dores rotativos. d_a máquin� e sai lo � e a u g á a d a A �stur s os cnso d ti re o � e d n o a ir cai sobre uma pene tais de gelo. sado em n re p a d gµi se m e é o . úmid . O gelo aux a·to d e o m co o v o e d a m r o brique t es em f cional. uma prensa adi 1 Logo que 0 �lo formado atinge uma es­ ,ssura determinada, ele é destacado por meio de gás quente, A ágUa a congelar é borri fada num reci­ piente sob vácuo onde é refrigerada pela suâ v�porização parcial a uma pressão de vapor infe­ nor a 4,5 mmHg ..· Algumas firmas utilizam em v 1ez de carca. ça (SHE,LL),, duplos tubos, com expansão, do fluido frigorígeno no espaço (ESCHER O gelo poroso1 formado é, retirado por meio de um .parafuso sem fim, e, comprimido sob forma de cilindros compactos através'de um disco perfurado com furos cônicos. A saída os, tubas de gelo são quebrados em pe quenos pedaços. WYSS-WE·RKE). No processo denominado gelo em escama, 0 fluido se evapora em tubos verticais cegos e, a pr,odução de gelo se faz no exterior dos tubos. No ini'cio do funcionamento, dispgsitivo colo,cado. a saída da prensa é fechado para evitar a e,ntrada de ar . • 11.2.9- Fabricação de gelo sob vácuo 0 vácuo é obtido por meio de 2 estágios de ejeção de vapor e um terceiro estágio de bomba de vácuo alternativa comum (Figura 11�2.9.1). 1 O gerador. de gelo sob vácuo1 de BALCKE-LINDE trabalha com uma máquina frigorífica de ejeção de vapor. Vapor vivo --. Entrada de A gu a de Resfriamento _..,., __ .. Saída de Água �• _ de Resfriamento .. .. J ! .. t Disco, perfurado com furas cômicos e barras cilíndricas de gelo Bomba C entrlfuga de rrc:!=== injeção d',água 1 '' Rombade Vácuo a Pistão · Figura 11,2.9.1 a retirar da ãgµa i r o cal de de, da ti an qu A gelo à em la am or sf an tr a pir � ' '!I temperatuª1ra "t1 rá: fem�ratura "t(' se 11,l - Frio necessüio a fabricaÇão ilo ,gelo dá&Jla . L.embrando que: l €' = tr .(� + r + ) o i C; e, - o calor latente de soliilificação d.a;ág"J� r == 79,25 kcal/kgf 309 . ', . _.-�o e�posto podemos concluir que as qqantldades �e :"1ºr a retirar de uma pista de gelo para patinaçao são da seguinte or1dem: 1 1Clondução do solo Convenção do ar 11 hradiação diurna • Irradiação noturna Chuva ?a 50 kcal/m 2 h I 00 a 600 kcal/m h 241 0 a 360 kcal/m2 h l 60 a 120 kcal/m 2 h Rt =� tge10 - tr = == Q Q 1 n 4a. ire 1 -------z� + + n 27rLkgelo � D '{Jre Sn1 oS l onde para Sgelo :1 1 ml ., 1 lo ge S _ L - :2D = ?D (comprimento dos tubos) 170 kcal/m 2 h . Tabela 11 .. 5 .1 Na Europa é usual ad�tar-se potências fri­ gor ificas da ordem de 150 a, 300 k1cal/m2 h du­ rante o inverno e até 4SO kcal/m2 h durante o verão. No Brasil estes valores sã.o bastante supe­ riores, atingindo d·urante o verão· em p,i:stas não isoladas e em recinto,s abertos até c,erca de 1000 kcal/m 2 h .. A retirada de calor efetuada pela serp1e.nti­ na ·ré praticam,ente toda ela proveniente da su­ perfície do gelo, . de modo q,ue podemos 1anali,. &a·la como segue . 1 ° _ 2 re == 0,00.3 m (ifc = SO kcal/mh ºe a9!'! SOO kcal/tn 2 h °C (P/0 NH 3 a 1 :!: 500) s o 1500 kcal/m 2 h C (P/a salmoura a 1 m/s) de modo que podemos chegar, com boa aproxi· mação à fórmula práti1 ca 1 At = 0,33QD 1 • . ',elo Isto é, adotando·se diâmetros de 2" para um fluxo térmico mêdio de 300 kcal/h po,r me­ tro quadrado de pista, teríamos,: l' '··= s�c ia ou ôn am da ão aç or ap ev de ra tu ra pe m e a te º salmoura a adotar seria -lO C. Figura. 1 I.S,3 . 313 A ·parte restan�e é aproveitada no interf o riamento do ar comprimi.. biador ara res p � . am i do, para a seguir vo1tar ao 1compressor, JUn t.a. mente com 10% de aF novo. Para melhorar o rendimento deste sistema adota o sistema LIND,E com resfriamento :dicional por rn:eio de uma máquina frigorífica de NH 3 (Figura 12. 2.1. 2). .1 . N·este sistema o ar, sofre uma compr essão inicial (2 estágios) a 40 kgf/cm2 e um a fmal a 2 200 kgflcm · Após passar pelo resfriamento o ar sofre uma l. ª e1