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Eficiência energética: câmaras frigoríficas e ventilação

Departamento Técnico da Ziehl-Abegg Ibérica

* Artigo escrito em colaboração com Direção Técnica da Centauro Internacional

10/11/2022

1. Introdução

O objetivo da câmara frigorífica é ter um espaço isotérmico onde temos controladas a temperatura e humidade relativa, habitualmente com temperatura inferior à temperatura do espaço exterior.

Há casos em que sendo a temperatura exterior inferior à do espaço isotérmico, se usa o ar exterior para baixar e/ou manter a temperatura no mesmo (câmaras para conservação de batata, cura e/ou secagem, entre outros). É ainda pouco aplicado freecooling, que utilizando apenas a ventilação forçada ou natural, dispensa o sistema frigorífico para atingir a temperatura e humidade relativa no espaço isotérmico. Banalizado no AVAC com sucesso, infelizmente na refrigeração o mesmo ainda não aconteceu!

Na maioria dos casos o sistema frigorífico é o que mantém a temperatura do espaço isotérmico.

Face à crise energética que enfrentamos atualmente, interessa definir o que é espaço isotérmico e como se pode mantê-lo em condições controladas com o menor emprego de energia possível.

Face à crise energética que enfrentamos atualmente, interessa definir o que é espaço isotérmico e como se pode mantê-lo em condições controladas com o menor emprego de energia possível.

Num espaço isotérmico teremos como condição que todo o espaço sob temperatura controlada está completamente isolado, por forma a respeitar os máximos de perdas decorrentes da legislação aplicável. Hoje em dia nem sempre se isolam os solos das câmaras de refrigerados, por decisão de redução do custo de investimento inicial. No entanto, esta decisão inicial tem impacto em todo o cliclo de vida da câmara, que com o arranque do frio vai todos os dias implicar um maior consumo de energia e criar condições para a existência de microclimas dentro do espaço isotérmico, o que pode contribuir para aumentos de perda de peso e qualidade de certos produtos. Quando olhamos para câmaras de forte rotação, ou seja, com curto tempo de armazenagem de produtos, embora sendo contraintuitivo, ainda pode ser discutível e uma poupança eficaz. Contudo, com as circustâncias atuais de crise energética, a busca pela verdadeira sustentabilidade de recursos e a proteção do meio ambiente, tornem cada vez mais difícil encontrar argumentos para estas soluções.

Pelas mesmas razões acima referidas, os critérios de seleção do tipo e espessura do isolamento devem ter em conta a orientação das paredes, o que existe sob o chão, (placa aproximadamente +25°C ou terreno aprox +17°C), nas paredes contíguas a outro espaço sob temperatura controlada. Quanto ao teto, convém avaliar o que existe acima do mesmo (placa aproximadamente +25°C ou espaço livre, não ventilado e sob cobertura aproximadamente +15°C a 20°C do que a temperatura ambiente de projeto).

O sistema frigorífico que dá suporte à câmara, retirando-lhe o calor acrescido (entrada de produto, aberturas de portas, descongelações, estiva manual ou por empilhador, calor de máquinas, ventiladores, iluminação ou pessoal conforme a tipologia da câmara). Com o sistema frigorífico o calor dentro da câmara é retirado pelo evaporador ou frigiodifusor e libertado no exterior ou em recuperação de calor no condensador e/ou recuperadores de calor. É por isto que a criteriosa seleção de evaporadores e ainda mais de condensadores é tão importante para o bom desempenho de uma câmara frigorífica. Recordar sempre que o calor retirado da câmara é libertado pelo condensador, pelo que se deve prever capacidade redundante para assegurar o bom funcionamento da câmara, mesmo em situações limite. Deve sublinhar-se que de acordo com o pocesso em causa, há câmaras com regimes de funcionamento muito diversos em termos de temperatura, humidade relativa e caudais de ar.

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Detalhe evaporador com ZAplus.

Tipos de câmara

  • do tipo armário (reach in type) em que o operador não entra no espaço sob temperatura controlada;
  • do tipo câmara (walk in type) em que o operador entra no espaço sob temperatura controlada.

Exemplos de aplicações para câmaras

  • conservação em fresco ou congelado de produtos alimentares ou materiais especiais (biotecnologia, farmácia, secadores, câmaras climáticas para vertical farming, testes na indústria em particular automóvel e aeronáutica, entre outros);
  • arrefecimento ou congelação rápida de produtos alimentares ou materiais especiais. Neste caso são conhecidas por túneis de arrefecimento ou de congelação;
  • secagem produtos alimentares (enchidos, presunto, bacalhau, sementes especiais, entre outros);
  • arrefecimento e congelação de alimentos pré-cozinhados, normalmente conhecidas por células de arrefecimento e/ou congelação (pull down);
  • túneis de arrefecimento ou congelação rápida contínuos (de tapetes horizontais ou em espiral (girofreezer);
  • túneis de vidragem para apoio à embalagem pós produção;
  • câmaras para processos especiais -stop fermentação e/ou posterior descongelação massa de pão ou por exemplo preparação do produto congelado para fatiamento, entre outros);
  • câmaras para processos especiais na indústria cárnica (malaxagem, carnes verdes (vulgo pós arrefecimento ou estabilização), 'aging ou maturação de carnes';
  • câmaras/laboratórios de trabalho (salas de desmancha, embalagem, entre outros), vulgos Klimas;
  • câmaras apoio à distribuição, vulgo picking;
  • câmaras de apoio à logística/transporte, vulgos cais de receção ou expedição;
  • câmaras especiais várias-para cura/tratamento e para armazenagem de batatas normais, batata doce, cebolas e alhos;
  • câmaras de conservação de fruta em atmosfera normal ou controlada para longos períodos de conservação, área na qual Portugal quer a nível de clientes finais, quer a nível de instaladores está bastante avançada em relação a muitos países comunitários e não só;
  • câmaras maturação de bananas;
  • células de arrefecimento rápido pós colheita de frutos vermelhos, ou outros.

2. Sistema de ventilação

Para um bom desempenho e aptidão ao uso, todos os componentes de um sistema frigorífico são importantes, no entanto, vamos focar-nos no ventilador axial e na sua evolução ao longo dos anos. Esta evolução traz benefícios para o bom funcionamento das câmaras, ao mesmo tempo que tem aumentado os caudais disponíveis e o controlo fino das condições do espaço isotérmico.

No caso específico da Ziehl-Abegg, criadora do motor elétrico de rotor externo, as soluções são há vários anos sempre de acoplamento direto, sem recurso a transmissões por correias.

Há várias décadas que o habitual em refrigeração, tanto em condensador como em evaporador, é ver o ventilador aplicado com a sua grelha de suporte e proteção diretamente no chassis da máquina. Esta simplicidade de montagem, tem influência significativa no rendimento do ventilador.

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À esquerda, exemplo montagem: embocadura curta; à direita, exemplo montagem: embocadura alta.
Quando comparamos as prestações de um mesmo ventilador montado em embocadura curta ou embocadura alta, vemos que conseguimos um ganho de aproximadamente 10% só pelo tipo de montagem.
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Ventilador diâmetro 450mm:

Curva I montagem em embocadura alta – ligação Δ

Curva II montagem em embocadura curta – ligação Δ

Curva III montagem em embocadura curta – ligação estrela

Devido a este ganho de eficiência e para oferecer ao mercado uma solução completa, a Ziehl-Abegg introduziu o ZAplus, um sistema de ventilação com motor de rotor externo, hélice otimizada com desenho biónico, inseridos na posição ótima numa carcaça que ajuda o fluxo de ar a escoar. As instalações com ZAplus beneficiam de mais caudal de ar, maior alcance do jacto de ar e com menores consumos energéticos.

Quando combinado com o motor ECblue, que permite uma variação de velocidade de 0 a 100% através de sinal 0-10V, 4-20mA ou por Modbus, consegue-se ter no espaço isotérmico um meio de controlo fino das condições de temperatura e humidade relativa com baixo consumo energético. Para maiores possibilidades de monitorização remota, estes motores permitem ligação ao smartphone através de Bluetooth e ainda a leitura de dados ao longo do tempo na plataforma ZAbluegalaxy. Para possibilitar manutenção preditiva, a Ziehl-Abegg já disponibiliza este tipo de soluções de indústria 4.0.

Na última edição da feira ChillVenta, em outubro passado, em Nuremberga, a Ziehl-Abegg apresentou a evolução do ZAplus, revelando uma ainda maior redução de potência sonora face às soluções tradicionais e ainda maior eficiência.

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ZAplus Next Generation e FE3owlet-ECblue.

Empresas ou entidades relacionadas

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