Este trabalho tem como objetivo desenvolver méto-do alterna

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1 23 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia Gabriel F. da Silva Marcelo A. G. Carnelossi Vahideh R. R. Jalali* R E S U M O Este trabalho tem como objetivo desenvolver méto-do alterna tivo de conservação de produtos agríco-las em câmara refri gerada usando o gás natural como fonte energética. Para isso foi construída uma unidade piloto na Universidade Federal de Sergipe para estudar a geração de frio utilizando gás natural em câmaras de armazenamento e fazer um estudo comparativo com o sistema convencional de armazenamento de vários produtos agrícolas da região. Essa unidade piloto de estudo consiste em três câmaras frias acopladas a unidade de refrigeração por absorção que usa gás natural em queima direta e uma câmara que utiliza o sistema por compressão a energia elétrica. Essa proposta leva em consideração a problemática atual das dificuldades de atendimento ao crescente consumo de energia elétrica produzida através do tradicional processo das usinas hidrelétricas e o crescimento do consumo do gás natural como fonte energética alternativa. Nosso objetivo é o de contribuir para o aumento do uso do gás natural como fonte de energia em sistemas de geração de frio destinados ao armazenamento e conservação de alimentos e climatização, bem como contribuir para o uso do gás natural em diversas etapas de processamento de alimentos. A unidade piloto de refrigeração contou com o apoio financeiro da FINEP/CTPETRO, PETROBRAS e SERGAS. PALAVRAS-CHAVE: Refrigeração, Armazenamento de alimentos, Gás natural * Professores Doutores do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Sergipe, Cidade Universitária, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão Sergipe, CEP:

2 24 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali 1. INTRODUÇÃO 1.1. Histórico Acorrida crescente pela adoção e desenvolvimento de novas tecnologias no armazenamento e conservação dos alimentos, objetiva não somente minimizar os custos, mas também melhorar a segurança operacional das instalações, viabilizar a utilização de formas limpas de energia, aumentar a qualidade e o nível de segurança dos alimentos estocados, atendendo as exigências de mercado, às leis ambientais e trabalhistas. Para isto, faz-se necessário buscar fontes energéticas alternativas que possam ser utilizadas a baixo custo e com segurança. Este projeto traz como alternativa tecnológica a utilização do gás natural como fonte energética na preservação e conservação dos alimentos in-natura. O estudo foi desenvolvido no intuito de se contribuir para o aumento da participação do gás natural na matriz energética especificamente no segmento de armazenamento e conservação de alimentos. O objetivo foi estabelecer um método alternativo de conservação de produtos agrícolas em câmara frigorífica utilizando gás natural como fonte energética. Sendo assim, foi construída uma unidade piloto para estudar a geração de frio em câmaras de armazenamento e estabelecer um estudo comparativo entre o sistema alternativo proposto, absorção água/amônia e, o sistema convencional por compressão a energia elétrica. A unidade piloto consiste em um sistema de refrigeração constituído de três câmaras frigoríficas com paredes de isopainéis de poliuretano, dimensões 2mx3mx2m com capacidade máxima de estocagem de kg cada; um chiller de absorção água/amônia com queima direta de gás natural, consumo máximo de 2,7m 3 /h e capacidade de 5 TR s; painel de controle e um sistema de abastecimento de gás natural comprimido com duas carretas contendo em cada uma três cilindros com capacidade de 23,8 m 3 totalizando 71,4 m 3 por carreta, válvulas reguladoras e de bloqueio e medidor de vazão de gás. Foram realizados estudos em caráter experimental com vários alimentos in-natura no tratamento póscolheita para determinar as condições operacionais e otimização do sistema de refrigeração alternativo. A variação da temperatura nas câmaras ficou entre 4 a 10 ºC variando ±1ºC, sendo que o tempo para estabilizar a temperatura de armazenamento foi de 2h de operação para ambos os sistemas. Foi realizado um estudo comparativo da viabilidade técnica e econômica entre o sistema proposto e o sistema convencional por compressão usando energia elétrica. O sistema por absorção água/amônia usando gás natural como fonte de energia mostrou-se viável para produção de frio comparado com o sistema convencional a energia elétrica. A tecnologia de utilização do gás natural como fonte de energia no armazenamento refrigerado de alimentos in-natura é economicamente viável, entretanto, para se obter maior rentabilidade no projeto do sistema de refrigeração por absorção água/amônia, é necessário otimizar as condições operacionais usando o máximo de sua capacidade de estocagem e agregar valor ao produto estocado. O gás natural se constitui em uma importante fonte energética, podendo substituir formas convencionais de energia que são largamente utilizadas na conservação e armazenamento refrigerado de alimentos in-natura Utilização do Gás Natural Percebe-se, entretanto, que o aumento da utilização do gás natural e as reformas dos setores energéticos em diversos países são processos quase simultâneos que se retro-alimentam, havendo uma estreita correlação entre o maior uso do gás natural e a abertura dos mercados de energia no mundo. Tendo em vista o estabelecimento desta meta estratégica, o gás natural está se tornando um importante vetor na matriz energética brasileira, pois vem sendo também cada vez mais utilizado como combustível alternativo em substituição aos derivados líquidos do petróleo (óleo combustível na indústria, e gás reformado de nafta e GLP na rede de distribui

3 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 25 ção doméstica) e em substituição a outros combustíveis que são considerados ecologicamente incorretos, como é o caso da lenha. Um dos aspectos que mais caracteriza o gás natural é a possibilidade de seu estado físico ser adaptado às condições de transporte desde a zona onde é produzido até a região onde será consumido, podendo-se destacar as três seguintes alternativas principais: gasodutos, sob a forma liquefeita, e sob a forma de compostos derivados. A opção estratégica de elevar a participação do gás natural na matriz energética brasileira para cerca de 12% até 2010, estabelecida pelo governo federal a partir da aprovação do relatório da Comissão do Gás Natural, em março de 1993, indicava a necessidade, do lado do acesso ao mercado, de se adequar à estrutura de transporte do gás a esse objetivo. No Sudeste e Sul, foi necessária a ligação dutoviária ao longo da região costeira, onde há a maior concentração humana e, portanto, maior consumo potencial. A interligação do Nordeste com a Bacia de Campos, integrando toda a região litorânea, será facilitada pela produção de gás na área norte da Bacia de Campos Sistemas de Refrigeração a Gás Natural Existem vários modelos de sistema de refrigeração por absorção que usa gás natural em queima direta. O sistemas mais comuns são os que operam com água/ brometo de lítio, mais usado para climatização, com temperatura limite de água gelada de 7 o C e amônia/ água, usado para refrigeração. A seguir, na Figura 1, será mostrado um sistema de absorção comercial. A Figura 2 apresenta os modelos de chiller de absorção água/amômia com queima direta de gás natural de fabricação Robur para as diversas utilizações em aquecimento e resfriamento. O modelo HT (a), é usado para aquecimento de ambiente em regiões firas. O modelo TK (b), é usado para climatização residencial e comercial, como também em processos industriais para resfriamento, a temperatura da água gelada pode atingir 4 o C na saída de água gelada. O modelo LB (c), recém lançado no mercado, é utilizado para refrigeração para conservação de frutas, hortaliças e flores, a temperatura pode chegar a 10 o C na saída de água gelada. Os modelos (d) e (e) também recém lançados são bombas de calor que servem para aquecimento e resfriamento. Ambos os modelos são fabricados com capacidade de 3TRs e 5TRs, podendo ser utilizados conjugados para atender a necessidade do cliente, como mostra a Figura 3. Ainda sua utilização é pouco difundida no mercado brasileiro, uma unidade de 5TRs custa hoje na ordem de U$ 8.000,00 (oito mil dólares). Uma das barreiras de utilização esta no seu preço comparado com equipamentos similares a energia elétrica, além da dificuldade de importação. Figura 1 Sistema de refrigeração por absorção comercial

4 26 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali (a) (b) (c) (d) (e) Figura 2 Chillers de Fabricação Robur. (a) (b) (c) Figura 3 Arranjos para utilização do chiller de Fabricação Robur

5 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia Armazenamento de Alimentos O armazenamento dos produtos destinados à cozinha é dividido em duas áreas: estocáveis e perecíveis. Os estocáveis são os alimentos de maior tempo de duração ou validade como cereais, temperos, enlatados, açúcar, farináceos, café, óleo comestível, etc; já os perecíveis contam com menor tempo de duração, como ovos, batatas, alguns legumes, frutas e verduras, que são estocados em uma área própria (perecíveis), ou ainda outros alimentos que necessitam de refrigeração, são estocados nas quatro câmaras frigoríficas, cada uma com a faixa de temperatura adequada. Segundo Potter (1995), um dos melhores índices do desenvolvimento tecnológico de uma sociedade é a amplitude de suas instalações para o processamento, transporte, armazenamento e venda de alimentos refrigerados e congelados que, dito em outros termos é a chamada cadeia do frio, que torna estes métodos caros e, muitas vezes, inalcançáveis a grande parte da população, especialmente em países subdesenvolvidos. A cadeia do frio consiste no tratamento prévio e adequado do alimento terminado ou da matéria-prima alimentar e submetida às temperaturas próprias. Estas temperaturas devem ser respeitadas no transporte, armazenamento entre outros., até o produto ser consumido. Quaisquer alterações destas condições podem significar a deterioração do alimento. Na refrigeração, a temperatura da câmara onde se encontram os produtos a conservar não é tão baixa e quase nunca inferior a 0 o C, obtendo-se assim, uma conservação por dias ou semana dependendo do produto. As câmaras, originalmente, eram feitas de paredes de concreto e revestidas de material isolante, tal como cortiça e madeira. Posteriormente, utilizaram-se as fibras de madeira compactada e lã de vidro. Mais recentemente, com a descoberta de materiais sintéticos derivados do petróleo, tais como o poliestireno expansível ou espumas rígidas de poliuretanas, descobriu-se o verdadeiro isolante. Junto com a descoberta da espuma rígida de poliuretanas, considerada o melhor isolante, acontecem trocas substanciais na confecção das câmaras frigoríficas onde são substituídas as paredes de concreto por estruturas metálicas, nas quais se colocam bem mais baratas que as paredes e permitem o aproveitamento de maior espaço. Esse sistema foi baseado na compressão, liquefação e expansão de um gás. A substância refrigerante sofre mudanças de estado ao percorrer o interior das três partes distintas do sistema: o compressor, o condensador e o evaporador. Os alimentos devem ser conservados de acordo com suas características. O modo como são fabricados os métodos de conservação, visam o aumento da vida útil dos alimentos e impedem as doenças nas pessoas. Dentre os métodos de conservação, podemos citar: Refrigeração: consiste em submeter o alimento a temperaturas de 0 a 10 C. Cada tipo de alimento tem uma temperatura adequada de conservação que o mantém em bom estado por mais tempo. A refrigeração retarda a multiplicação bacteriana sem matar as bactérias; Congelamento: caracteriza-se pela manutenção de alimentos à temperaturas mais baixas do que 0 C em geral, utiliza-se a temperatura -18 C. O alimento adquire consistência de gelo, e a baixa temperatura impede a multiplicação bacteriana. Cocção: é o uso do calor como forma de preparo dos alimentos. As carnes principalmente devem ser bem cozidas, pois o calor destrói a maior parte dos microorganismos e parasitas eventualmente existentes no alimento. Esterilização: é o uso combinado do calor e pressão, variáveis de acordo com o tipo de alimento. É um método conseguido apenas nas indústrias de alimentos e que mata todas as bactérias.

6 28 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali Liofilização: é um método de dissecação. Sublimação da água de um alimento congelado por meio do vácuo e da aplicação do calor ao recipiente de dissecação. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Unidade Piloto de Refrigeração A Unidade Piloto de Refrigeração é constituída pela unidade de geração de frio por absorção água/ amônia com queima direta de gás natural, sistemas de controle, três câmaras (1, 2 e 3) para teste de armazenamento de cereais, frutas e hortaliças e um sistema por compressão com câmara para fins de comparação. Componentes: Unidade de geração de frio por absorção água amônia usando gás natural com queima direta, sistema de controle, três câmaras acopladas a unidade de geração de frio por absorção, construídas com isopainéis de poliuretano com dimensões de 2mx3mx2m e portas giratórias, uma câmara frigorífica com isopainéis de poliuretano de dimensões de 2mx3mx2m acoplada a um sistema de geração de frio por compressão. A Figura 4 apresenta o layout da Unidade Piloto de Refrigeração e a Figura 5 apresenta o chiller de absorção instalado Sistema de Gás Natural Comprimido - GNC O projeto e montagem das duas carretas foram realizados pela TECNOGAS, com a responsabilidade técnica de Ana Maria Mendonça, como também a instalação da linha de abastecimento de gás comprimido para o chiller e para o laboratório. As Figuras 8 e 9 apresentam as carretas para alimentação de gás comprimido na Unidade Piloto de Refrigeração e sistema de medição de gás natural Programa para Estimativa do Custo de Armazenamento O software CAAL 1.0 foi desenvolvido pelo Engenheiro Químico Marcos Fábio de Jesus, sob orientação do Prof. Dr. Gabriel Francisco da Silva, durante a execução do projeto Preservação Armazenamento de Alimentos Utilizando Gás Natural Como Fonte de Energia, financiado pela FINEP, PETROBRAS e SERGAS. A necessidade de uma estimativa confiável da viabilidade econômica para o armazenamento de alimentos justifica o desenvolvimento do software CAAL 1.0. Este programa computacional, desenvolvido em ambiente visual (BORLAND DELPHI 6.0), permite a estimativa da carga térmica do sistema de refrigeração e, com base neste valor, a estimativa do custo de armazenamento de um determinado produto. A estimativa da carga térmica, feita através do CAAL 1.0, está respaldada na metodologia proposta por Dossat (1980), que decompõem a carga térmica do ambiente refrigerado em quatro contribuições principais. O valor estimado para o custo de armazenamento do produto escolhido, é determinado com base, além da carga térmica, nos valores do PCI e do preço do metro cúbico do gás natural, do preço da energia elétrica total consumida pelo sistema, da eficiência da câmara de refrigeração, entre outros. As telas principais, menu de cálculo, caracterização e comparativo dos dois sistemas de refrigeração do programa CAAL 1.0 são apresentadas nas Figuras 10 e 11.

7 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 29 Figura 4 Layout da Unidade Piloto de Refrigeração (a) (b) Figura 5 Vista das instalações do sistema de refrigeração. (a) Vista geral do sistema; (b) Detalhe do Chiller.

8 30 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali (a) (b) Figura 6 Vista geral das câmaras Frigoríficas. (a) câmaras acopladas ao sistema de absorção, (b) câmara acoplada ao sistema de compressão (a) (b) Figura 7 Vista da instalação das tubulações e painel de controle. (a) alimentação de água gelada nas três câmaras; (b) painel de controle (a) (b) Figura 8 Sistema de alimentação de GNC

9 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 31 (a) (b) Figura 9 Acoplamento das carretas na linha de alimentação de GNC no LTA e sistema de medida gás na entrada do chiller de absorção (a) (b) Figura 10 Tela principal do software e menu de cálculo do CAAL 1.0 (a) (b) Figura 11 Tela de caracterização das câmaras e material e tela de comparação dos dois sistemas de refrigeração

10 32 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Otimização das Condições de Armazenamento Foram feitos vários experimentos na Unidade Piloto de Refrigeração. Inicialmente foram feitos testes preliminares e ajustes da UPR. Foram feitos experimentos para testar o tempo de regime para cada sistema. Foram feitos estudos de otimização das condições operacionais para as três câmaras, consumo energético e estudos de armazenamento de várias frutas e hortaliças. Por fim foi implementado um programa computacional para estimativa do custo de armazenamento de alimentos. Foram realizados testes preliminares para verificar se a unidade piloto atende as especificações exigidas para o estudo proposto pelo projeto. O start up foi realizado com sucesso, o sistema operou durante uma semana sem problemas, foram testadas várias condições nas câmaras e as temperaturas de projeto foram atingidas. As temperaturas mínimas necessárias para o estudo objeto do projeto foram 4 o C nas câmaras 1 e 2 e 5 o C na câmara 3, sendo que o Set em ambas era de 4 o C. A câmara 4 atingiu a temperatura de -5 o C, temperatura exigida pelo projeto TEMPO DE REGIME Foram realizados vários experimentos para estudo do tempo de regime com as câmaras sem material e com material nas temperaturas de 6 o C e 10 o C. As Figuras 12 e 13 apresentam a variação da temperatura com o tempo de armazenamento. Figura 12 Tempo de regime para os sistemas por absorção e compressão com o set-point em 6ºC, com as câmaras sem material.

11 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 33 Figura 13 Tempo de regime para os sistemas por absorção e compressão com o set-point em 6ºC, contendo 200Kg de laranjas CUSTO ENERGÉTICO ENTRE OS SISTEMAS EM ESTUDOS Foram obtidos dados nos experimentos dos consumos de gás natural e energia elétrica nos sistemas de refrigeração por absorção e compressão. Para se realizar um comparativo no consumo dos dois sistemas é necessário colocar os dados de consumo nas mesmas unidades. Para o sistema de absorção foi usado o custo de gás natural por metros cúbico e para o sistema de compressão foi usado o custo da energia elétrica por kwh. Foram consideradas duas situações: 1 - Custo de gás natural R$ 0,54/m 3 e de energia elétrica R$ 0,36/kWh e 2 - Custo de gás natural R$ 0,54/m 3 e de energia elétrica R$ 0,28/kWh. a) Custo de gás natural: R$ 0,54/m 3 e de energia elétrica: R$ 0,36/kWh operacional dos sistemas de absorção e compressão foi realizado com as câmaras sem material e com material nas temperaturas de 6 o C e 10 o C para um período de armazenamento de 72 horas. As Figuras 14 e 15 mostras os resultados para os experimentos realizados a 6 o C e 10 o C. b) Custo de gás natural: R$ 0,54/m 3 e de energia elétrica: R$ 0,28/kWh. Foram realizados vários experimentos com armazenamento de laranja. O estudo comparativo do custo operacional dos sistemas de absorção e compressão foi realizado com as câmaras sem material e com material nas temperaturas de 6 o C e 10 o C para um período de armazenamento de 72 horas. Foram realizados vários experimentos com armazenamento de laranja. O estudo comparativo do custo As Figuras 16 e 17 mostras os resultados para os experimentos realizados a 6 o C e 10 o C.

12 34 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali Figura 14 Comparação do custo energético para os sistemas de absorção e compressão na temperatura de 10 o C com material nas câmaras. Figura 15 Comparação do custo energético para os sistemas de absorção e compressão na temperatura de 6 o C com material nas câmaras.

13 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 35 Figura 16 Comparação do custo energético para os sistemas de absorção e compressão na temperatura de 6 o C com material nas câmaras. Figura 17 Comparação do custo energético para os sistemas de absorção e compressão na temperatura de 10 o C com material nas câmaras.

14 36 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali Com o custo de gás natural: R$ 0,54/m 3 e de energia elétrica: R$ 0,28/kWh, foi observado que o sistema de compressão tem uma ligeira vantagem quando se compara com o sistema de absorção nas mesmas condições. Para um período longo de armazenamento, acima de 72 horas, o custo do sistema de absorção se aproxima do custo do sistema de compressão. Dependendo das condições de armazenamento o sistema de absorção supera o sistema de compressão Programa para Estimativa do Custo de Armazenamento O CAAL 1.0 disponibiliza para o usuário a facilidade e, sobretudo, a segurança e rapidez na estimativa da carga térmica de um ambiente refrigerado e, conseqüentemente na estimativa do custo do armazenamento de alimentos. O custo estimado poderá ser apresentado na forma de comparativo entre os sistemas de refrigeração convencionais e os sistemas por absorção, que utilizam o gás natural como fonte de energia ou de forma individual para cada sistema. Para que isso seja possível, o software CAAL 1.0 apresenta diversos recursos. As Tabelas 1, 2 e 3, mostram, claramente, que o custo do armazenamento da mangaba, assim como para qualquer produto, varia numa relação diretamente proporcional com a carga térmica total do ambiente refrigerado, bem como numa relação inversamente proporcional com a temperatura de armazenamento. Isso quer dizer que, quanto maior a carga térmica do ambiente refrigerado maior o custo do armazenamento. Dessas tabelas também podemos concluir que, o sistema de refrigeração por absorção se mostra mais viável economicamente quando utilizado no armazenamento a baixas temperaturas. Quando comparado com os dois sistemas, absorção água/amônia e compressão, o sistema de absorção apresenta custo operacional menor para temperas de armazenamento abaixo de 10 o C, considerando os parâmetros de consumo para o gás natural R$ 0,54/m e e energia elétrica R$ 0,28/kWh. Estes parâmetros podem sofrer alterações de região para região e de faixa de consumo do cliente. Com os dados experimentais pode-se simular o custo operacional caso a caso. Um parâmetro importante dos dados experimentais é que as curvas de tendência do custo energético com o período de armazenamento apresentam menor inclinação para o sistema de absorção, fazendo com que, quanto maior o tempo de armazenamento, o sistema de absorção vai aumentando as vantagens comparando com o sistema de compressão. A variação da temperatura nas câmaras gira em torno de 2 o C, devido a Unidade não possuir um sistema de controle mais preciso. Para o armazenamento industrial esta variação de temperatura não afeta a qualidade dos alimentos. O programa computacional CAAL, desenvolvido, permite simular um sistema de refrigeração dando um diagnostico da carga térmica total para um determinado produto de armazenamento, dimensiona o chiller de refrigeração em função das câmaras frigoríficas desejadas e capacidade de armazenamento e fornece uma previa de consumo de gás natural ou energia elétrica. Este programa será de grande utilidade para o dimensionamento de sistemas de refrigeração.

15 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 37 Tabela 1. Custo do Armazenamento de 1000kg de Mangaba, Armazenadas a 6 o C, Estimado Através do Software CAAL 1.0, para os dois Sistemas. Produto Massa (kg) Carga Térmica Custo Diário Sistema Total (kcal/h) de Armaz. (R$/dia) Mangaba , ,9451 Absorção Mangaba , ,7112 Compressão Economia (%): 48,4 Tabela 2. Custo do Armazenamento de 1000kg de Mangaba, Armazenadas a 18 o C, Estimado Através do Software CAAL 1.0, para os dois Sistemas. Produto Massa (kg) Carga Térmica Custo Diário Sistema Total (kcal/h) de Armaz. (R$/dia) Mangaba , ,9034 Absorção Mangaba , ,6696 Compressão Economia (%): 21,0 Tabela 3. Custo do Armazenamento de 1000kg de Mangaba, Armazenadas a 24 o C, Estimado Através do Software CAAL 1.0, para os dois Sistemas. Produto Massa (kg) Carga Térmica Custo Diário Sistema Total (kcal/h) de Armaz. (R$/dia) Mangaba , ,115 Absorção Mangaba , ,8811 Compressão Economia (%): 5,2

16 38 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali 3.3. Estudos de Viabilidade Técnica e Econômica O estudo técnico e econômico da Unidade Piloto de Refrigeração tem por finalidade estabelecer a viabilidade técnica e econômica dos sistemas de refrigeração que o compõe. Referente ao estudo técnico, este determinará o perfil de consumo de energia elétrica e gás natural de acordo com a potência nominal dos equipamentos, fazendo um comparativo entre os dados obtidos experimentalmente e o consumo teórico nominal, tanto para o sistema de absorção quanto para o sistema de compressão. A análise econômica tem como objetivo determinar a viabilidade financeira dos sistemas e compará-los, indicando qual tecnologia é considerada a mais viável. Na elaboração de uma análise econômica algumas etapas são necessárias, como a escolha de um método de organização, um método de avaliação, a aplicação de métodos que determinem os critérios utilizados e agregação de valores. Para desenvolver uma análise de investimento deve-se utilizar um método organizacional simples e de resultados claros e corretos. Um plano de investimento pode ser resumido montando um fluxo de caixa. Nele se contabilizam as entradas (receitas) e saídas (despesas efetivas). A diferença entre estas variáveis geram um fluxo líquido de recursos para o projeto. Devem ser levados em consideração na montagem de um fluxo de caixa aspectos como origens e modalidades de financiamento; contabilidade e classe de custos; estudo conjunto de custos e receitas; método de avaliação de custos; estimativa de investimento de capital; adequação do investimento à capacidade; demanda e oferta; dimensão do projeto; localização do empreendimento; estudo de mercado; vida útil e vida econômica de um projeto; valor residual; tributação; depreciação; sistemas de amortização de empréstimos; lucro tributável dentre outros fatores importantes. As aplicações de métodos que determinam um fluxo de caixa constituem em critérios de avaliação econômica e podem ser definidos como critérios baseados na liquidez (pay-back descontado) e critérios baseados na rentabilidade: Método do valor anual uniforme equivalente (VAUE); Método do valor presente líquido (VPL); Método da taxa interna de retorno (TRI); análise de viabilidade. Estes métodos funcionam como indicadores econômicos e determinam a viabilidade e aceitação do projeto. Um projeto pode agregar valores ao fluxo de caixa utilizando métodos como a análise de sensibilidade, alavancagem financeira, efeito do endividamento nos indicadores econômicos (debt/equity ratio) e custos afundados. Um aspecto bastante relevante numa análise econômica é o estudo de mercado, este constitui um ponto de partida para a elaboração de grande parte do projeto. O objetivo é determinar a quantidade de bens ou serviços provenientes do novo empreendimento que os consumidores poderão adquirir sob determinadas condições estabelecidas. Um estudo de mercado permite a orientação e dimensionamento do projeto. Os métodos de análise devem auxiliar as tomadas de decisões procurando organizar os dados e propor várias alternativas, cabe ao empreendedor comparálas e analisar o caminho melhor a ser tomado COMPARATIVO ENTRE O CONSUMO TEÓRICO E O EXPERIMENTAL A Tabela 4 mostra o comparativo do consumo de energia elétrica e gás natural para os sistemas de compressão e absorção. Os dados experimentais dependem da carga térmica de cada material. A capacidade utilizada em cada câmara foi de kg de produto.

17 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 39 Tabela 4 Consumo de Energia para Armazenamento de Alimentos Sistemas de Refrigeração Consumo Energia Elétrica Gás Natural (kwh/dia) (m 3 /dia) Armazenamento de Laranja Compressão Nominal 155,52 - Experimental 126,00 - Absorção Nominal - 66,37 Experimental - 51,72 Armazenamento de Tomate Compressão Nominal 155,52 - Experimental 92,83 - Absorção Nominal - 66,37 Experimental - 58,52 Armazenamento de Cebola Compressão Nominal 155,52 - Experimental 90,28 - Absorção Nominal - 66,37 Experimental - 56, COMPARATIVO ENTRE OS INDICADORES ECONÔMICOS A Tabela 5 mostra o comparativo entre os indicadores econômicos obtidos no EVTE para cada produto estudo. O sistema de absorção leva uma ligeira vantagem com o sistema de compressão, quando utilizamos os parâmetros VPL e TRI COMPARATIVO PARA O TEMPO DE RETORNO A Tabela 6 apresenta o comparativo para o tempo de retorno no armazenamento de frutas e hortaliças para os sistemas de absorção e compressão. Os dois sistemas apresentam o mesmo tempo de retorno quando se armazena o mesmo produto. Para o armazenamento de cebola o tempo de retorno foi maior que os demais produtos.

18 40 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali Tabela 5 Indicadores Econômicos para o Armazenamento de Alimentos Sistemas de Refrigeração Indicador 100% Recurso Debit / Equity Próprio Ratio 30/70 Armazenamento de Laranja Absorção VPL R$ ,99 R$ ,95 TRI 159% 214% Compressão VPL R$ ,57 R$ ,14 TRI 166 % 224 % Armazenamento de Tomate Absorção VPL R$ ,49 R$ ,45 TRI 196 % 266 % Compressão VPL R$ ,30 R$ ,86 TRI 209 % 283 % Armazenamento de Cebola Absorção VPL R$ ,44 R$ ,40 TRI 51% 66 % Compressão VPL R$ ,09 R$ ,65 TRI 56 % 72% Tabela 6 Tempo de Retorno para o Armazenamento de Alimentos Investimento 100% Recurso Debit / Equity Próprio Ratio 30/70 Armazenamento de Laranja Absorção Inferior a 1ano Inferior a 1ano Compressão Inferior a 1ano Inferior a 1ano Armazenamento de Tomate Absorção Inferior a 1ano Inferior a 1ano Compressão Inferior a 1ano Inferior a 1ano Armazenamento de Cebola Absorção 1 a 3 anos 1 a 2 anos Compressão 1 a 3 anos 1 a 2 anos

19 Refrigeração usando gás natural como fonte de energia 41 O estudo de viabilidade técnica e econômico da Unidade Piloto de Refrigeração foi satisfatório, o qual estabeleceu um perfil do consumo de energia elétrica e gás natural de acordo com a potência nominal dos equipamentos e os dados experimentais. Foi realizado um comparativo entre os dados obtidos experimentalmente e o consumo teórico nominal, tanto para o sistema de absorção quanto para o sistema de compressão. Nosso objetivo foi determinar a viabilidade financeira dos sistemas e compará-los, indicando qual tecnologia é considerada a mais viável. Através das análises foi observado que ambos os sistemas são viáveis para armazenamento de frutas e hortaliças, sendo que o sistema de absorção água/amônia em queima direta mostrou-se uma ligeira vantagem em comparação com o sistema de compressão usando energia elétrica. Todos os projetos apontaram para uma viabilidade com expressiva liquidez e tempo de retorno variando até três anos. 5. CONCLUSÕES Para que se tenha uma homogeneidade nos valores do tempo de regime das câmaras para um mesmo set-point de operação, é necessário um melhor controle das vazões na entrada e saída das câmaras de refrigeração. Assim a taxa de calor será distribuída uniformemente para o interior das unidades. O custo no armazenamento de um certo produto obtido pelo consumo de gás natural, que é inversamente proporcional à temperatura de armazenamento, ou seja, quanto menor a temperatura de armazenamento, maior será o consumo de gás natural e, conseqüentemente, maior o custo do armazenamento. A durabilidade do produto armazenado está associada à temperatura de armazenamento. Quanto menor essa temperatura, maior o tempo de armazenamento. Mas, deve-se ter o cuidado de escolher a temperatura correta para cada produto, pois o armazenamento em uma temperatura inadequada, poderá levar a perda total ou parcial do produto armazenado. Essa escolha está baseada nas características físico químicas do produto. Além da temperatura, um outro fator que influencia diretamente no tempo de armazenamento de um produto é a sua integridade física. Caso o produto sofra qualquer dano físico, por mais superficial que pareça, a probabilidade de contaminação por microorganismo aumenta muito, e isso diminui consideravelmente o tempo de armazenamento desse produto. O custo do armazenamento é diretamente proporcional à carga térmica total do sistema refrigerado e inversamente proporcional à temperatura de armazenamento, portanto é necessário se ter um sistema bem isolado e câmaras frigoríficas com material adequado e instalação de acordo com as normas técnicas. O estudo de viabilidade técnica e econômico da Unidade Piloto de Refrigeração foi satisfatório, o qual estabeleceu um perfil do consumo de energia elétrica e gás natural de acordo com a potência nominal dos equipamentos e os dados experimentais. Foi verificado que os dois sistemas são economicamente viáveis, sendo que o sistema absorção usando Gás Natural leva uma ligeira vantagem para o sistema de compressão.

20 42 Gabriel F. da Silva; Marcelo A. G. Carnelossi; Vahideh R. R. Jalali REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABREU, A. F., Sistema de refrigeração por absorção intermitente: Concepção, dimensionamento, construção, ensaio e considerações econômicas. p. 9-11; , São Paulo, BOBBIO, F. O e BOBBIO, P. A., Química de Processamento de Alimentos.São Paulo: Varela, p.151. CHITARRA, M. I. F. e Chitarra, A., Bosco. Pós-Colheita de Frutas e Hortaliças. Fundação de Apoio ao Ensino, Pesquisa e Extensão, p , Lavras-MG, COLLE, S., A., S. L., e RÜTHER, R., Economical Evaluation and Optimization of Hybrid Diesel - Photovoltaic Plants Integrated to the Utility Grid, submetido a ISES International Solar Energy Society Meeting, Adelayde, Austrália, Novembro de DOSSAT, R. J., Principles of Refrigeration; John Wiley & Sons, N.Y, USA, EVANGELISTA, José. Tecnologia de Alimentos. Ed. Atheneu, p. 39; p , São Paulo, GAVA, Altanir Jaime. Princípios de Tecnologia de Alimentos. 2 a Ed; Editora Nobel, HEROLD, K. E., RADERMACHER R e KLEIN, R. S., Absorrption Chillers and Heat Pumps. Tradução de Roberto ª Peixoto, São Paulo, Abril de MÜHLE, I. N. Produção de frio por aquecimento direto ou indireto usando qualquer tipo de combustível, in Revista ABRAVA, NEVES F. O, L. C. Refrigeração e Alimentos, FEA- UNICAMP, ASHRAE Handbook Refrigeration, American Society of Heating, Refrigeration and Air- Conditioning Engineers, Atlanta, USA, 1994 STOECKER, W. F. e JABARDO, J. M. S. Refrigeração Industrial. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, VISWANATHAN, R; SHEIRER,S., e STRINGER, J. Materials for Land-Based gas Turbines. Cogeneration and On Site Power production, V. 1, n. 2, p , mar-apr, 1999.