desenvolvimento de um sistema de bomba de calor água/água para resfriamento e secagem de ...

204 Pages·2009·2.12 MB·English

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE BOMBA
DE CALOR ÁGUA/ÁGUA PARA RESFRIAMENTO E
SECAGEM DE TOMATES

HONORATO CCALLI PACCO

CAMPINAS, SP
DEZEMBRO/2008
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE BOMBA
DE CALOR ÁGUA/ÁGUA PARA RESFRIAMENTO E
SECAGEM DE TOMATES

Tese de doutorado apresentada à comissão de
Pós-graduação da Faculdade de Engenharia
Agrícola para obtenção do título de Doutor em
Engenharia Agrícola, na área de concentração
em Tecnologia Pós-Colheita.

HONORATO CCALLI PACCO
Orientador: Prof . Dr. Luís Augusto Barbosa Cortez
Co-orientador: Prof . Dr. Clément Vigneault

CAMPINAS, SP
DEZEMBRO/2008
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA
BIBLIOTECA DA ÁREA DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - BAE - UNICAMP

Pacco, Honorato Ccalli
P114d Desenvolvimento de um sistema de bomba de calor
água/água para resfriamento e secagem de tomates /
Honorato Ccalli Pacco. --Campinas, SP: [s.n.], 2008.

Orientadores: Luís Augusto Barbosa Cortez, Clément
Vigneault.
Tese de Doutorado - Universidade Estadual de
Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola.

1. Alimentos - Desidratados. 2. Bombas de calor. 3.
Energia. 4. Aparelho de secar. 5. Tomate. I. Cortez,
Luís Augusto Barbosa. II. Vigneault, Clément. III.
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de
Engenharia Agrícola. IV. Título.

Título em Inglês: Development of a system for heat pump water/water for cooling and
drying of tomatoes
Palavras-chave em Inglês: Dehjydrated foods, Heat pumps, Energy, Drying apparatus,
Tomatoes
Área de concentração: Tecnologia Pós-Colheita
Titulação: Doutor em Engenharia Agrícola
Banca examinadora: Guillermo Roca, Jayme de Toledo Piza e Almeida Neto, Alfredo
de Almeida Vitali, Vivaldo Silveira Junior
Data da defesa: 22/12/2008
Programa de Pós Graduação: Engenharia Agrícola

ii
iii
AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus, por tudo e por todos.
Agradeço ao Prof. Dr. Luís Augusto Barbosa Cortez pela orientação, dedicação e confiança no
trabalho desenvolvido.
Agradeço ao Prof. Dr. Clément Vigneault pela co-orientação, dedicação, estímulo e apojo no
trabalho desenvolvido.
Aos professores da banca do exame de qualificação e defesa de tese: Prof. Prof. Dr. Guillermo
Roca, Prof. Dr. Jayme de Toledo Piza e Almeida Neto, Dr. Alfredo de Almeida Vitali, Prof.
Dr. Vivaldo Silveira Junior, Profa. Marlene Rita de Queiros.
Agradeço a minha família que sempre me estiveram dando forças para continuar os estudos.
Ao Prof. Lincoln de C. N.Filho pelas orientações no desenvolvimento do sistema, e por me
permitir assistir às palestras e visitas programadas.
A Faculdade de Engenharia Agrícola por ter permitido a realização do curso de doutorado.
A UNICAMP, por ter-me recebido com braços abertos para a realização dos estudos do curso
de pós-graduação.
A SAE UNICAMP, pelas bolsas de auxilio concedidas no período dos estudos.
Agradeço ao senhor Pedro Fonte, grande amigo e pela ajuda no Laboratório de
Termodinâmica e Energia (LTE) da FEAGRI no desenvolvimento do sistema.
Ao Prof. Marcos David pelo fornecimento de tomates maduros para os ensaios de secagem.
Agradeço a todos os amigos do LTE, secagem, pós-colheita, UNIMAC, pela tão valiosa ajuda
nos experimentos e análises físico-químicos dos produtos, em especial a Larissa R; Rodrigo J;
Ricardo B; Tatiana P, Tâmara, Juliana, Maria Rosalia, Francisco F., Ao Prof. Cláudio, Bianca,
e a todos que fizeram possível a realização desta tese.
Agradeço aos professores Luís Brossard, pela ajuda no desenho experimental.
Ao Juan, Guillermo Roca, Edgardo pela ajuda e discussões no desenvolvimento do sistema.
Aos amigos Rogério, Eduardo, Henry, Romina, Rosalinda, Audirene, Michelle, Sarah V;
Juliana F; Mariana, Luciana, Daene, Andréa C; Letícia e Leda Bueno pela amizade e
confiança.
A tudo o pessoal de CPG-Feagri, em especial a Ana Paula.
A tudo o pessoal de Labin-Feagri, em especial ao João.
iv
Agradeço a meus colegas da UNJBG, pelos bons conselhos em tudo momento.
Aos meus amigos de Peru, Percy P. Percy O, Javier C.
Agradeço a família Carbajal, Alcazar, Viacava, Salleres, no Perú.
Ao amigo Univaldo e família - Valinhos SP.
Ao meu amigo de sempre Carlos Cassini e família, ao Divair Christ.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq, pelo auxilio
econômico à pesquisa (processo 478254/04-0) e pelas bolsas de DTI concedidas.
À Empresa de tomates “Mallmann”, pela ajuda no fornecimento de tomates.

v
DEDICATÓRIA

DEDICO

À Gladys, querida mãe,
Nena, Chila, tias queridas, obrigado por existirem.
Pessoas queridas que estiveram sempre comigo.

vi
“A alegria está na luta, na tentativa, no sofrimento envolvido. Não está na
vitória propriamente dita”.

Mahtma Gandhi

vii
SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS.............................................................................................................xi
LISTA DE TABELAS..........................................................................................................xiv
NOMENCLATURA.............................................................................................................xvi
RESUMO GERAL.............................................................................................................xviii
ABSTRACT...........................................................................................................................xx
1. CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO GERAL..........................................................................1
1.1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................2
1.2 OBJETIVOS......................................................................................................................6
2. CAPÍTULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA GERAL...............................................8
2.1 Tomate...............................................................................................................................9
2.2 Resfriamento....................................................................................................................11
2.3 Aspectos gerais sobre o resfriamento de produtos agrícolas...........................................13
2.4 Aspectos gerais sobre a secagem do produto..................................................................14
2.5 A secagem de tomates.....................................................................................................15
2.6 Os ciclos de refrigeração.................................................................................................16
2.7 Sistema de refrigeração em cascata.................................................................................19
2.8 A seleção do fluido refrigerante......................................................................................20
2.9 Bomba de calor................................................................................................................21
2.10 Referências bibliográficas.............................................................................................25
3. CAPÍTULO III - EFEITO DA TEMPERATURA NA SECAGEM DE TOMATES.31
RESUMO..............................................................................................................................32
ABSTRACT..........................................................................................................................33
3.1 INTRODUÇÃO...............................................................................................................34
3.2 MATERIAL E MÉTODOS.............................................................................................35
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................................38
3.4 CONCLUSÕES...............................................................................................................44
3.5 AGRADECIMENTOS....................................................................................................45
3.6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................45
4. CAPÍTULO IV – RESFRIAMENTO DE TOMATES POR ÁGUA GELADA..........47
RESUMO..............................................................................................................................48
viii
ABSTRACT............................................................................................................................49
4.1 INTRODUÇÃO...............................................................................................................50
4.2 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................................53
4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................................57
4.4 CONCLUSÕES...............................................................................................................62
4.5 AGRADECIMENTOS....................................................................................................63
4.6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÀFICAS............................................................................63
5. CAPÍTULO V: OTIMIZAÇÃO DA BOMBA DE CALOR..........................................66
RESUMO................................................................................................................................67
ABSTRACT............................................................................................................................69
5.1. INTRODUÇÃO..............................................................................................................71
5.1.1. Bombas de calor.......................................................................................................73
5.1.2. Fluido refrigerante....................................................................................................80
5.1.3. Objetivos...................................................................................................................85
5.2 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................................86
5.2.1 Descrição da bomba de calor.....................................................................................86
5.2.2 Dimensionamento do sistema em cascata:................................................................87
5.2.3 COMPRESSOR.........................................................................................................95
5.2.4 O fluido refrigerante..................................................................................................99
5.2.5 Sistema de Medição e Aquisição de Dados.............................................................101
5.2.6 Instrumentação e controle........................................................................................103
5.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................................................105
5.3.1 Vazão volumétrico do fluido refrigerante no sistema de bomba de calor em
cascata. ..........................................................................................................................105
5.3.2 Sistema bomba de calor em cascata utilizando R22, MP39, R600 E R600a...109
5.4 CONCLUSÕES.............................................................................................................116
5.5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................117
6. CAPÍTULO VI – OTIMIZAÇÃO DAS CONDIÇÕES DA OPERAÇÃO DO
SISTEMA EM CONJUNTO...........................................................................................122
RESUMO..............................................................................................................................123
ABSTRACT..........................................................................................................................124
ix