Fatores que influenciam na perda de peso em uma câmara de resfriamento de carcaça.

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1 Fatores que influenciam na perda de peso em uma câmara de resfriamento de carcaça. A perda de peso ou perda de umidade em uma carcaça dentro de uma câmara de resfriamento ocorre por duas situações: 1. Perda de água por evaporação (diferença de pressão parcial de vapor entre o ar e a carcaça); 2. Perda por escorrimento ou gotejamento (perda de água por ação simples da gravidade). Valores pesquisados mostram que para uma carcaça com 284 kg, ocorre uma perda total de peso de 6,5 kg, onde 4,5 kg por perda de água por evaporação e 2,0 kg de perda por escorrimento quando submetidas a condições de resfriamento satisfatórias. Fonte ASHRAE MEAT PRODUCTS. Aqui vamos apenas apresentar e tratar da questão relacionada perda de água por evaporação e suas melhorias. Em uma câmara de resfriamento de carcaça a principal ação para minimizar o custo gerado pela perda de peso acima do valor residual ou inevitável é simplesmente um correto e adequado dimensionamento da câmara no que se refere a compatibilidade de sua forma construtiva (capacidade estática) com seu sistema de refrigeração. Historicamente a perda de peso media na grande maioria das aplicações esta entre 1,8 e 3,5% devido a situações de dimensionamento e operação inadequados. Valores entre 1,8 e 3,5% podem e devem ser melhorados com a possibilidade de atingir valores até 0,7 e 1,5%, apenas com um adequado e preciso dimensionamento do sistema de refrigeração e seus componentes. Importante ter em mente que valores entre 0,7% e 1,0% são valores extremamente otimistas e por uma questão de fenômeno físico (diferença de pressão parcial de vapor entre o ar e a carcaça) são praticamente impossíveis de ser reduzidos. Sabendo-se que através de um determinado fenômeno físico existe uma perda de peso residual ou inevitável. Onde uma carcaça quente e úmida perde água por evaporação quando é submetida a um processo de resfriamento. Uma vez que todo processo de resfriamento é um processo físico onde ocorre uma troca de calor e massa ou também denominado como processo de resfriamento e desumidificação onde certamente o corpo quente (carcaça) cede calor (temperatura) e massa (evaporação) para o corpo frio (ar). Considero que um valor de até 1,0% é um valor satisfatório e adequado para uma câmara de resfriamento que aplicando ações simples de projeto e dimensionamento é possível se conseguir sem gerar aumento de investimento e custo operacional. Atualmente só existe regulamentação vigente para controle de temperatura saída da carcaça e tempo de resfriamento o que muito dificulta gerar histórico e dados referentes à taxa de resfriamento necessária e conseqüentemente perda de peso residual e/ou realizada.

2 Os principais aspectos que devem ser cuidadosamente considerados na definição de uma câmara de resfriamento de carcaça são: 1. Calculo preciso de carga térmica total e suas parcelas de carga sensível e latente; 2. Dimensionamento e seleção da capacidade de evaporadores; 3. Parâmetros de operação; 4. Parâmetros de projeto do sistema de refrigeração. O calculo de carga térmica é fundamental no sentido de definir qual é a relação entre as parcelas de calor sensível e calor latente que envolve o processo e resfriamento e desumidificação do ar conseqüentemente definir as condições operacionais do sistema e suas respectivas taxas de remoção de umidade do ar. Cálculos equivocados podem levar a taxas de remoção de umidade do ar acentuadas que certamente levam a perdas de peso acima do valor necessário, ou melhor, acima do valor residual. O dimensionamento e seleção do evaporador impactam diretamente na taxa de remoção de umidade do ar, cuidados como: A. Respeitar a relação de calor sensível e latente (lei da linha reta); B. Avaliar as características construtivas de superfície de troca térmica (área de troca, área de face, tubos na profundidade, tubos na altura e vazão de ar); C. Respeitar critérios mínimos de remoção de umidade; D. Garantir condição de saída do ar com umidade relativa adequada. Os parâmetros de operação e projeto devem ser cuidadosamente definidos no sentido evaporadores dimensionados para taxa de remoção de umidade inadequada é o principal fator que eleva a perda de peso acima de valores recomendáveis. Respeitar um diferencial de temperatura ideal entre temperatura de evaporação e temperatura de ar é de grande valia para evitar taxas de remoção de umidade alem da inevitável Relação entre temperatura interna do ar e de evaporação. O mais importante no sentido de diminuir e minimizar a perda de peso quando estudamos as temperaturas do ar e de evaporação é a relação entre as mesmas, onde grandes diferenciais não são aconselháveis. Grande diferencial vai diminuir a umidade relativa interna do ar e impactar diretamente em perda de peso acentuada. A perda de peso depende fortemente do ponto de orvalho na serpentina ou evaporador onde um menor ponto de orvalho aumenta a perda de peso e vice e versa. Já em magnitude o efeito da temperatura interna do ar na perda de peso é pequeno, onde significa dizer que reduzir a temperatura do ar de 4ºC para 0ºC normalmente vai produzir um acréscimo de perda de peso menor que 0,1%. Velocidade do ar na câmara. A velocidade de ar tem efeitos similares à temperatura interna do ar onde significa dizer que aumentar a velocidade de 0,5 m/s para 3,0 m/s normalmente vai produzir um acréscimo de perda de peso menor que 0,1%. Umidade relativa do ar.

3 A umidade relativa do ar apresenta o maior impacto ou efeito na perda de peso, principalmente ainda quando comparado com a temperatura interna e velocidade do ar. Quando tomamos iniciativas ou ações que não respeitam um correto dimensionamento de: 1. Carga térmica total; 2. Parcelas de carga térmica; 3. Dimensionamento de seleção adequada de evaporador; 4. Condições de operação da câmara e do sistema de refrigeração; Temos um impacto direto na redução da umidade relativa do ar o que gera aumento significativo resfriamento por evaporação. Conseqüentemente é aumenta a perda de peso, por exemplo, uma variação de 15% na umidade relativa, acarretando uma alteração de 95% para 80% aumenta diretamente a variação de perda de peso em 0,5%. Considerações: Ao longo do processo o diferencial de temperatura entre ar e carcaça diminui, portanto os fatores que afetam a perda de peso também mudam, sendo que nesse caso teoricamente prever controle sobre velocidade do ar, controle sobre o diferencial de temperatura e controle sobre umidade relativa, podem se justificar. Particularmente eu não acredito ser necessário esse tipo de controle uma vez que a grande parcela da perda de peso ocorre nas primeiras quatro horas do processo. Importante ter sempre em mente que velocidades de ar altas combinado com uma baixa umidade relativa vão promover as mais altas taxas de perda de peso. Conclusão: Uma vez projetada uma câmara de resfriamento é fundamental observar um perfeito calculo de carga térmica, preciso dimensionamento e seleção de evaporadores, adequados critérios e parâmetros de operação e projeto do sistema de refrigeração, visto que uma vez definidos os mesmos vão impactar diretamente na condição interna da câmara, conseqüentemente impactar em perdas de peso acima do necessário ou inevitável. Existem diversas tecnologias, soluções e recomendações que são alternativas para minimizar a perda de peso ou perda de umidade na carcaça, mas na verdade o problema ou fenômeno físico esta relacionado ao diferencial de pressão de vapor entre ar e carcaça. O mais importante e eficaz é compatibilizar no projeto um correto e preciso dimensionamento e seleção de componentes, visto que posteriormente ações para corrigir os mesmos são sempre mais difíceis e muitas vezes ineficazes. Outras ações ligadas a melhorar ou reduzir a perdas de peso nas carcaças, tais como controle de ventilação, controle diferenciado de temperatura, aspersão de água gelada e características construtivas na verdade não passam de ações que no fundo estão indiretamente direcionadas a corrigir uma inadequada condição interna de operação, atuando no efeito, ou melhor, tentando corrigir o valor da pressão parcial de vapor do ar que esta diretamente relacionado a umidade relativa interna, tentando ajustar uma condição interna de projeto inadequada. Caso estudado: Dimensões internas da câmara: Largura = 19 metros;

4 Comprimento = 22 metros; Altura = 5,6 metros; Numero de carcaças = 476; Peso médio das carcaças = 284 kg. Carga térmica total = 413 kw Carga térmica sensível = 218 kw Carga térmica latente = 195 kw Vazão de ar em circulação = 101,1 kg/s Gráfico 001: Valores de umidade relativa em função do diferencial de temperatura (ar e evaporação) ,5 4 4,5 5 5,5 6,5 7,5 8, , , ,5 12 diferencial de temperatura [ºC] Gráfico 002: Valores de pressão parcial de vapor do ar e carcaça. diferença de pressão de vapor [kpa] 3 2,5 2 [kpa] 1,5 1 0, tempo de resfriamento [h] pv carcaça pv ar Exemplificando: Condições internas de projeto: Temperatura interna = 1ºC; Condição interna A: Diferença entre temperaturas = 4ºC; Umidade relativa interna = 95%

5 Condição interna B: Diferença entre temperaturas = 10ºC; Umidade relativa interna = 70% Acréscimo na perda de peso devido à diferença de umidade relativa de 0,83% Custo de perda de peso kg de água evaporada devido a condições de projeto e operação inadequada durante o ciclo de resfriamento. Podemos padronizar que: Diferencial de temperatura entre 4ºC e 5ºC proporciona umidade relativa na ordem de 90%. Diferencial de temperatura entre 6ºC e 7ºC proporciona umidade relativa na ordem de 80%. Diferencial de temperatura de 8ºC e 9ºC proporciona umidade relativa na ordem de 75%.

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