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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM UNIDADES

DE RESFRIAMENTO DE LEITE

MÁRCIO OLIVEIRA CAVALCANTE

Fortaleza

Julho de 2010

ii

MÁRCIO OLIVEIRA CAVALCANTE

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM UNIDADES

DE RESFRIAMENTO DE LEITE

Monografia apresentada para a obtenção dos

créditos da disciplina Trabalho de Conclusão

de Curso do Centro de Tecnologia da

Universidade Federal do Ceará, como parte das

exigências para a graduação no curso de

Engenharia Elétrica.

Área de concentração:

Conservação de Energia Elétrica.

Orientador: Prof. Alexandre Rocha Filgueiras.

Fortaleza

Julho de 2010

iv

“O sábio aponta a lua com o dedo. O idiota só olha o dedo.”

(Ditado chinês)

v

A Deus,

Aos meus pais, Brito e Silvânia,

A minha namorada, Natália

Aos meus familiares,

A todos os amigos.

vi

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, por tudo que tem feito na minha vida. Agradeço porque

Ele tem me sustentado e Suas misericórdias se renovam a cada dia. Toda honra e toda glória

sejam dadas a Ele.

Aos meus pais, pela dedicação e apoio que têm me dado.

A minha namorada pela compreensão e palavras de apoio nos momentos mais

difíceis.

Aos colegas de trabalho da Companhia Brasileira de Laticínios - CBL, pela ajuda

e pelo tempo concedido com explicações, que muito ajudaram tanto na parte teórica quanto

prática do assunto.

Aos amigos de sala pela alegria, pelo companheirismo e por tornarem esses

longos anos de faculdade suportáveis para mim.

vii

Cavalcante, M. O. “Conservação de Energia Elétrica em Unidades de Resfriamento de Leite”,

Universidade Federal do Ceará – UFC, 2010, XXp.

O setor de laticínios passa, neste fim de década, por um processo de consolidação, desta

forma as empresas tem buscado meios mais eficientes de produção e operação. Um dos

pontos críticos, onde os custos são mais elevados, é o gasto com energia elétrica. As unidades

de captação e resfriamento de leite espalhadas pelo interior, são responsáveis por grande parte

do gasto de energia do setor. Desta forma as empresas estão implantando programas de

Conservação de Energia, que nada mais é do que a redução do consumo, com redução de

custos, sem perder, em nenhum momento, a eficiência e a qualidade dos serviços. Assim

sendo, este estudo tem por objetivo identificar os equipamentos que compõem uma unidade

básica de captação e resfriamento de leite e seus similares mais eficientes do mercado, como

também um modo de operação que respeite a regulação vigente para o setor, mas permita a

redução significativa dos custos.

Palavra-Chave: Conservação de energia elétrica.

viii

Cavalcante, M. O. “Conservation of electricity in units of cooling Milk”, Universidade

Federal do Ceará – UFC, 2010, XXp.

The dairy industry is approaching end of this decade by a consolidation process, so companies

are seeking ways of more efficient production and operation. One of the critical points, where

costs are higher, it is spending on electricity. The units of abstraction and milk cooling around

the interior, are responsible for much of the energy expenditure of the sector. Thus companies

are implementing programs of conservation of energy, which is nothing more than the

reduction of consumption, reducing costs, without losing, in no time, efficiency and quality of

services. Therefore, this study aims to identify the equipment that comprise a basic capture

and cooling of milk and its derivatives more efficient market, as well as a mode of operation

that complies with the regulation in force for the sector, but allow a significant reduction

costs.

Keyword: Electrical energy conservation.

ix

SUMÁRIO

SUMÁRIO ........................................................................................................................................................ IX

LISTA DE ILUSTRAÇÕES ................................................................................................................................... XI

LISTA DE TABELAS .......................................................................................................................................... XII

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ................................................................................................................ XIII

LISTA DE SÍMBOLOS ...................................................................................................................................... XIV

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 1

1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................................................................. 2

1.2 SETOR LEITEIRO BRASILEIRO ............................................................................................................... 2

1.3 OBJETIVO ............................................................................................................................................ 3

1.4 ESTADO DA ARTE ................................................................................................................................ 3

1.3.1 SISTEMAS MODERNOS DE RESFRIAMENTO ......................................................................................... 3

1.3.1.1 CICLO DE RESFRIAMENTO ............................................................................................................... 4

1.3.2 RESFRIADORES A PLACAS .................................................................................................................... 7

2. O SETOR LEITEIRO ........................................................................................................................................ 8

2.1 PRODUÇÃO DE LEITE ........................................................................................................................... 8

2.2 PANORAMA BRASILEIRO ....................................................................................................................10

2.2.1 COMPETITIVIDADE DA CADEIA PRODUTIVA DO LEITE ........................................................................11

2.2.2 NORMAS PARA O GERENCIAMENTO ..................................................................................................12

2.2.3 PROBLEMAS DO SETOR ......................................................................................................................13

3. SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE LEITE ........................................................................................................15

3.1 POR QUE RESFRIAR O LEITE? ..............................................................................................................15

3.1.1 HIGIENE E QUALIDADE DO LEITE ........................................................................................................16

3.1.1.1 HIGIENE FÍSICA ...............................................................................................................................16

3.1.1.2 HIGIENE QUÍMICA ..........................................................................................................................16

3.1.1.3 HIGIENE MICROBIOLÓGICA ............................................................................................................17

3.2 MÉTODO DE OPERAÇÃO .....................................................................................................................17

3.2.1 EQUIPAMENTOS DE RESFRIAMENTO ..................................................................................................17

3.2.2 DESEMPENHO DE RESFRIAMENTO E DE AGITAÇÃO ............................................................................18

3.2.3 TAXA DE RESFRIAMENTO DE LEITE .....................................................................................................19

3.2.4 MEIOS DE RESFRIAMENTO .................................................................................................................20

3.2.5 FLUIDOS REFRIGERANTES ...................................................................................................................20

x

3.2.6 OPERAÇÃO ADEQUADA DO TANQUE DE RESFRIAMENTO DE LEITE ....................................................21

3.3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE LEITE ........................................................21

3.3.1 CARGA TÉRMICA DO LEITE .................................................................................................................22

3.3.2 EQUIPAMENTOS .................................................................................................................................23

3.3.3 CUSTOS DE OPERAÇÃO .......................................................................................................................30

4. DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE FINANCEIRA ...........................................................................................34

4.1 INVESTIMENTO TOTAL .......................................................................................................................34

4.2 VALOR PRESENTE DE UM VALOR FUTURO ..........................................................................................35

4.3 VALOR PRESENTE DE UMA SÉRIE UNIFORME DE MONTANTES (VPS) ..................................................36

4.4 TÉCNICAS DE ANÁLISE DE INVESTIMENTO ..........................................................................................36

4.4.1 VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL) ........................................................................................................36

4.4.2 TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) .....................................................................................................37

5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS .........................................................................................38

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................................................39

ANEXO A – INSTRUÇÃO NORMATIVA 51 .........................................................................................................41

ANEXO B – INSTRUÇÃO NORMATIVA 53 .........................................................................................................44

ANEXO C – CONDENSADOR ANTIGO ...............................................................................................................47

ANEXO D – NOVO VENTILADOR, MODELO 45CL350BXCCS, UTILIZADO NA UNIDADE CONDENSADORA

EXISTENTE .......................................................................................................................................................49

ANEXO E – COMPRESSOR CRJQ-0300 ..............................................................................................................50

ANEXO F – COMPRESSOR CR22K6 ...................................................................................................................51

xi

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1. Esquemático do ciclo de resfriamento 04

Figura 2. Partes individuais da instalação de um tanque 06

Figura 3. Sistema de resfriamento a placa 07

Figura 4. Fluxo do leite/água em um resfriador a placas 07

Figura 5. Curso da temperatura do leite durante o armazenamento no tanque (período de 72

horas) 19

Figura 6. Compressor CRJQ-0300 23

Figura 7. Região de operação do compressor CRJQ-0300 24

Figura 8. Equipamento utilizado para o resfriamento, composto por dois compressores e

quatro ventiladores 24

Figura 9. Região de operação do compressor CR22K6 25

Figura 10. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CRJQ-0300 em diversas

situações operacionais 25

Figura 11. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CR22K6 em diversas situações

operacionais 26

Figura 12. Gráfico da potência consumida do compressor CRJQ-0300 em diversas situações

operacionais 26

Figura 13. Gráfico da potência consumida do compressor CR22K6 em diversas situações

operacionais 27

Figura 14. Gráfico da eficiência do compressor CRJQ-0300 em diversas situações

operacionais 27

Figura 15. Gráfico da eficiência do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais

28

Figura 16. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CRJQ-0300 em diversas situações

operacionais 29

Figura 17. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CR22K6 em diversas situações

operacionais 29

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1. Produção de Leite, Vacas Ordenhadas e Produtividade em Países Selecionados,

2005 09

Tabela 3.1. Temperatura ambiente de operação 18

Tabela 3.2. Tempo de resfriamento do leite à temperatura de resfriamento (4 °C) 19

Tabela 4.1. Insumos necessários e respectivos custos 34

Tabela 4.2. Valor de mercado dos equipamentos a serem substituídos 35

xiii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

BNB Banco do Nordeste do Brasil

CBL Companhia Brasileira de Laticínios

COELCE Companhia Elétrica do Ceará

CONSAGRO Conselho do Agronegócio

COP Coeficiente de Performance

IN Instrução Normativa

MAPA Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

Mercosul Mercado Comum do Sul

PENSA Programa de Estudos dos Negócios do Setor Agroindustrial

PIB Produto Interno Bruto

PNQL Programa Nacional da Qualidade do Leite

xiv

LISTA DE SÍMBOLOS

Latinos

f Frequência

F Valor futuro (R$)

i Taxa de juros (%)

IT Investimento total (R$)

m Massa (kg)

m Vazão mássica de um fluido (kg/h)

n Prazo de pagamento (ano)

P Período (horas)

Q Quantidade de calor (kW)

S Série de valores

t Tempo (horas)

T Temperatura (°C)

TIR Taxa interna de retorno

V Volume (l)

VP Valor presente (R$)

VPL Valor presente líquido (R$)

W Potência (kW)

Gregos

ɳ Eficiência energética (%)

Subscritos

eq Equipamento

resf Resfriamento

agit Agitador

T Total

i Inicial

xv

f Final

iso Isentrópica

conserv Conservação

F Capacidade frigorífica

op Operação

P Tempo para perder 1 °C

1

1. INTRODUÇÃO

No decorrer do último século a demanda global por energia elétrica deu um salto

significativo, principalmente em direção aos combustíveis fósseis como o petróleo e o carvão.

É importante destacar que este crescimento ocorreu principalmente nos países mais

industrializados, que contam com 32% da população mundial e consomem 82% da energia

gerada.

O crescimento na utilização de recursos energéticos devido ao processo de

revolução industrial intensificado no século passado, aliado ao crescimento populacional

acelerado da ordem de 3,5 bilhões de pessoas somente nos últimos 56 anos e, também a

questões geopolíticas entre produtores de petróleo na década de 70 desencadearam aumentos

explosivos dos preços da matéria prima e por consequência da energia elétrica que chega a

casa dos consumidores e as empresas.

Essas crises, porém, conscientizaram as pessoas e as empresas ao redor do mundo

de que é preciso otimizar processos e economizar recursos. Antes das crises a abundância de

matéria prima para a geração de energia e a pouca influência dos custos com energia elétrica

nos custos totais de produção, paralisaram os investimentos em novas fontes de energia e em

métodos mais eficientes de produção e operação. O processo de globalização em curso nos

últimos 20 anos tem reduzido as distâncias e propiciado a disputa direta entre grandes grupos

empresariais existentes em diversos pontos do globo. Como diferencial nesta luta pelo

mercado, cada vez mais exigente, essas empresas trabalham sua imagem e a de seus produtos

e serviços, e também trabalham o preço, reduzindo custos e os repassando para os seus

clientes.

Como parte deste processo empresas brasileiras estão substituindo seus parques

tecnológicos por parques mais modernos para que, desta forma, possam conservar seus

mercados no Brasil e concorrer em mercados a nível global. É um processo em que ganha a

empresa por ser mais eficiente e ter mais clientes, ganha o cliente por comprar um produto ou

serviço a um preço menor e, neste caso, ganha o meio ambiente, que tem sido alvo de estudos

e debates sobre sua preservação e sobre seu uso sustentável.

2

1.1 Estrutura do Trabalho

Para o desenvolvimento deste trabalho, foi realizada uma pesquisa bibliográfica

nas empresas fabricantes de equipamentos de refrigeração, na Companhia Brasileira de

Laticínios - CBL, nas empresas terceirizadas que prestam serviço de manutenção e na

literatura especializada, no sentido de se obter subsídios adicionais que contribuíssem para o

desenvolvimento da monografia. Como resultado desta revisão bibliográfica, a estrutura do

trabalho ficou definida em cinco capítulos, cujos conteúdos são descritos em seguida.

O capítulo 2 aborda conceitos básicos sobre o setor leiteiro no Brasil,

apresentando suas caracteristicas biológicas, químicas e físicas, aspectos de sua produção e

industrialização, o potencial do país no setor lácteo, o potencial da matéria prima para a

geração de emprego e renda e métodos de tratamento do leite.

O capítulo 3 apresenta o atual patamar tecnológico do sistema de resfriamento de

leite. São apresentados os equipamentos utilizados e o dimensionamento dos sistemas

necessários para este processo.

O capítulo 4 apresenta a análise sobre a viabilidade técnica da substituição dos

equipamentos utilizados na unidade e a mudança do modo de operação do sistema, estes são

os objetos de estudo que darão base a conclusão da viabilidade.

Por fim tem-se a conclusão, em que se encontra uma revisão do estudo realizado,

recomendações para trabalhos futuros, os objetivos alcançados e os benefícios conseguidos

com esta monografia.

1.2 Setor Leiteiro Brasileiro

O setor leiteiro no Brasil, principalmente fora do eixo São Paulo – Minas Gerais, é

caracterizado pelo grande número de produtores, que, porém, apresentam baixíssimos índices

de produtividade e qualidade. Isto representa um obstáculo a esses produtores na hora de

competir no mercado interno com produtos vindos de mercados interligados como o

Mercosul. Isto representa também um problema para o país aumentar sua capacidade

exportadora, pois as exigências sanitárias dos mercados internacionais estão mais rígidas e os

clientes não permitem falhas.

Este quadro exibe a necessidade de modificações estruturais profundas no setor no

Brasil, pois somente desta forma o setor poderá adquirir capacidade técnica para atender de

3

modo adequado o mercado interno e exportar o execendente produtivo como ocorre com

países mais avançados.

Existe um longo caminho a ser percorrido pela pecuária leiteira no Brasil,

caminho que passa pela profissionalização de toda a cadeia. Há necessidade de uniformizar os

avanços tecnológicos em todos os níveis da cadeia e não somente nos que faturam uma maior

quantidade de recursos financeiros. Os investimentos necessários para o aperfeicoamento da

cadeia estão concentrados em refrigeração, ordenha mecânica e genética bovina, que muitas

vezes são inviabilizados devido os baixos volumes de produção, principalmente de

pecuaristas não especializados.

Especialmente na refrigeração, os dois maiores entraves para uma maior

utilização de recursos tecnológicos, além dos aspectos culturais, ainda forte em algumas

regiões do interior do país, é a dificuldade para a aquisição de financiamentos e o custo de

operação do equipamento, principalmente com energia elétrica.

1.3 Objetivo

Este trabalho considera um aspecto fundamental ao desenvolvimento sustentável

da atividade leiteira no Brasil. É avaliada situações/configurações técnica e economicamente

adequadas para o resfriamento de leite sem que a legislação que regula o setor seja infringida.

O objetivo deste trabalho é buscar alternativas técnicas, tanto com a substituição

de equipamentos obsoletos por equipamentos mais modernos, como também estudar as

unidades existentes em busca de redimensionar o sistema por um mais adequado a carga

operada. Buscar tembém junto à legislação vigente trabalhar com uma melhor opção tarifária

possível para o local de operação.

1.4 Estado da Arte

1.3.1 Sistemas Modernos de Resfriamento

Os modernos sistemas de resfriamento transferem o calor do leite para o meio

através de uma parede de metal que separa o leite do líquido refrigerante, desta forma não há

contato direto com o produto. O meio refrigerante absorve o calor do leite através do

evaporador e o expele para o ambiente através do condensador. O resfriamento está

4

relacionado ao desenho do equipamento. A temperatura depende do ajuste do termostato e/ou

do fluxo de leite através das placas. A taxa de resfriamento varia conforme aumenta a

diferença de temperatura, a velocidade e ao movimento turbulento dos líquidos ao longo da

parede.

Para os sistemas modernos, o resfriamento ocorre com o uso de energia elétrica,

que faz funcionar a unidade de condensação, que condensa o líquido evaporado e torna o

processo um ciclo contínuo.

1.3.1.1 Ciclo de Resfriamento

O sistema considerado acima, tem seu ciclo de resfriamento dividido em lado de

baixa e alta pressão.

Figura 1. Esquemático do ciclo de resfriamento

Lado de Baixa Pressão

O meio de resfriamento enche parcialmente o evaporador. Ligando o compressor

o gás acima do líquido será bombeado para fora, reduzindo a pressão. Ocorrerá a fervura do

líquido quando a pressão cair abaixo da pressão da temperatura atual. Uma parcela do meio de

resfriamento irá evaporar e tirar calor do meio, deixando o restante mais frio. Quando a

temperatura cai abaixo da temperatura do leite, o calor flui do leite para o meio de

resfriamento fervente. O calor do leite evapora uma quantidade de meio de resfriamento. O

ponto de equilíbrio da temperatura ocorre quando a quantidade de calor, transportada pelo

compressor, estiver em equilíbrio com a quantidade de calor do leite.

5

Lado de Alta Pressão

O lado de alta fica conectado ao condensador. O condensador tem a finalidade de

transferir o calor de condensação para a área circunvizinha. O compressor bombeia o gás

refrigerante no condensador. Enquanto a pressão permanecer abaixo da pressão da

temperatura de condensação, só a pressão subirá. Quando a pressão for maior que a pressão da

temperatura de condensação ocorrerá a transferência de calor do gás refrigerante para as áreas

ao redor. Durante o processo, primeiro é retirado o supercalor, a diferença de temperatura

entre o gás aquecido acima do ponto de ebulição e este ponto, a condensação começará após

isto. Para agilizar o processo de condensação, é necessária uma diferença de temperatura

específica. A pressão permanecerá constante quando a diferença de temperatura for suficiente

para condensar todo o gás bombeado pelo compressor.

O processo é contínuo, pois o líquido no condensador realimenta o evaporador.

Como a pressão no condensador é sempre maior que no evaporador, através de conexões de

tubos entre o evaporador e o condensador, isto pode facilmente ocorrer. O fluxo de meio de

resfriamento pode ser controlado através de uma válvula adaptada nesta conexão. Esta válvula

é chamada de válvula de expansão termostática. Este equipamento mede a pressão do

evaporador e a temperatura do tubo de sucção. A válvula se abre de acordo com o supercalor.

6

Figura 2. Partes individuais da instalação de um tanque

Da figura 2 tem-se os seguintes componentes:

1. Compressor A bomba de gás cria a baixa pressão no evaporador

e alta pressão no condensador.

2. Presostato Utilizado para proteger a lateral do condensador e

medir a pressão de operação. Uma pressão anormal faz o

presostato desligar o compressor.

3. Condensador

Local onde o líquido refrigerante troca calor com o

meio.

4. Receptor

de líquido

Armazena o líquido de refrigeração quando as

instalações param de operar.

5. Filtro/Secadora O filtro realiza a separação das partes sólidas e

líquidas do leite. A secadora retira a humidade presente.

6. Válvula solenóide Quando presente um sistema de bomba, está

válvula para o fluxo de líquido no evaporador.

7. Olho de vidro Possibilita verificar se há refrigeraçãoo.

8. Válvula de

expansão

Propicia a mesma quantidade de refrigeração em

uma solução.

9. Evaporador Local onde o refrigerador evapora e tira o calor do

leite.

10. Termostato Controla a temperatura do leite ligando ou

desligando o compressor.

7

1.3.2 Resfriadores a Placas

O leite quando extraído é posto em um tanque de resfriamento primário, onde

troca calor com um outro líquido presente, através de placas corrugadas compostas de aço

inoxidável, e reduz sua temperatura antes de seguir para o tanque principal. Deste modo há

uma redução no consumo de energia para o resfriamento do leite.

O líquido utilizado para trocar calor com o leite é a água. Por um dos lados da

placa flui água e por outro o leite. Quando o leite deixa o resfriador, sua nova temperatura está

em torno de 2 – 4 °C acima da temperatura inicial da água presente no tanque. Em seguida o

leite segue para o resfriamento final e armazenamento.

Figura 3. Sistema de resfriamento a placa

Figura 4. Fluxo do leite/água em um resfriador a placas

Esta técnica com água à temperatura ambiente reduz os custos totais e

operacionais do laticínio, diminuindo a demanda por energia elétrica. Como pré-requisito para

a implantação deste sistema está o acesso a um fornecimento barato de água fria natural. Este

sistema pode ser combinado a outros, também eficientes, para reduzir ainda mais os custos de

operação. A água usada no processo pode ser reutilizada como água de beber para o gado, ou

mesmo em outro processo que não necessite de água mais fria.

8

2. O SETOR LEITEIRO

O setor leiteiro tem uma importância considerável na geração de emprego e renda

no Brasil e no mundo, visto isto, este capítulo aborda quais os principais produtores mundiais,

os níveis de produtividade do setor, as dificuldades da cadeia de produção, um panorama

sobre o setor no Brasil e as normas de gerenciamento definidas pelo Ministério da

Agricultura, Pecuária e Abastecimento.

2.1 Produção de Leite

O crescimento do setor agropecuário no Brasil nos últimos anos tem propiciado

uma importante fonte de emprego e renda para as famílias no campo e, desta forma, tem

evitado o êxodo rural. Além da importância nutritiva, o leite tem um importante papel social

para países menos industrializados, pois é um importante gerador de empregos, que em

muitos casos são gerados em pequenas propriedades rurais que ainda utilizam mão-de-obra

familiar. Somente no Brasil existiam, em 2003, mais de um milhão e cem mil propriedades

que exploravam o leite, ocupando diretamente 3,6 milhões de pessoas. (CARVALHO, 2003).

Estima-se que para cada R$ 1,00 investidos no sistema agroindustrial do leite,

registre-se um crescimento de R$ 5,00 no produto interno bruto (PIB) do país, o que destaca o

setor frente a outros tão tradicionais como siderurgia e industria têxtil (VILELA, 2002).

O avanço do setor em outros países é influenciado por fatores como a relativa

importância das populações urbanas e rurais, o “know-how” da indústria leiteira e sua

capacidade de avançar em tecnologia, e a educação dos consumidores com relação ao

resultado positivo do consumo de leite e derivados.

O aperfeicoamento destes fatores tem levado certos países a tornarem-se os

maiores produtores do mundo. Os Estados Unidos é hoje líder absoluto em produção,

respondendo por 15% do volume mundial. A tabela 2.1 mostra a produção de leite e classifica

os países por sua produtividade.

Apesar dos avanços disponíveis para o setor, muitos produtores ainda contam com

baixa produtividade e qualidade do leite, o que reflete a necessidade de mudanças estruturais

que permitam, a qualquer país, atingir um alto nível competitivo, atendendo o mercado

interno e exportando os excedentes.

9

Tabela 2.1. Produção de Leite, Vacas Ordenhadas e Produtividade em Países Selecionados, 2005

* Países Produção de Leite (mil

t) 2007

Vacas Ordenhadas

(mil cabeças)

Produtividade

(Kg/vaca/ano)

1º Estados Unidos 84.189 9.132 9.219

2º Dinamarca 4.600 555 8.288

3º Canadá 8.000 1.005 7.960

4º Japão 8.140 1.095 7.434

5º Países Baixos 10.750 1.443 7.450

6º Reino Unido 14.450 2.010 7.189

7º Alemanha 27.900 4.030 6.923

8º México 9.599 1.610 5.962

9º França 23.705 3.799 6.240

10º Itália 11.000 1.814 6.064

11º Austrália 10.350 2.017 5.131

12º Polônia 11.800 2.727 4.327

13º Argentina 10.500 2.200 4.773

14º Nova Zelândia 15.842 4.150 3.817

15º Ucrânia 12.300 3.347 3.675

16º Federação Russa 31.950 9.400 3.399

17º China 32.820 10.557 3.109

18º Turquia 11.000 4.350 2.529

19º Irã 6.450 4.300 1.500

20º Paquistão 11.000 9.170 1.200

21º Brasil 25.327 20.700 1.224

22º Índia 42.140 38.000 1.109

23º Colômbia 6.800 6.750 1.007

Outros Países 125.092 99.423 1.258

TOTAL 555.704 243.584 2.281

10

As mudanças requeridas passam pela profissionalização de toda a cadeia,

principalmente em países como o Brasil, tão marcado por diferenças tecnológicas e gerenciais

em seus diversos níveis. As últimas mudanças aplicadas ao setor no Brasil, registraram um

crescimento na produção de 1991 até 2000 na ordem de 40%, colocando o país na sexta

posição no ranking mundial.

Com o tempo de experiência no setor, os produtores ao redor do mundo notaram

que a especialização na produção, através do melhoramento genético e alimentar, e a inserção

de tecnologia para o tratamento do leite, entre outras coisas, possibilitaram aumentar a

produtividade, rentabilidade e a competitividade do negócio.

Outro importante meio de defesa, frente a competitiva estrutura de mercado,

formada por muitos produtores fracos e poucos compradores fortes, é o cooperativismo. Nos

Estados Unidos, por exemplo, 70% do leite passa por cooperativas. Na Nova Zelândia uma

cooperativa controla toda a exportação de lácteos. Na Holanda a inseminação do gado de leite

é feita em uma cooperativa (LEITE BRASIL, 2001).

No Brasil o cooperativismo já chegou a controlar 80% da produção, dominando

os mercados varejistas das grandes capitais. Esta fase durou até os anos 90, quando o sistema

cooperativa entrou em crise e muitas das grandes e pequenas existentes na época foram

vendidas para empresas multinacionais. Neste começo de século, menos de 50% do leite

produzido passa por cooperativas (LEITE BRASIL, 2001).

2.2 Panorama Brasileiro

A década de 90 apresentou importantes transformações na cadeia do leite no

Brasil. Neste período o crescimento médio ficou em cerca de 4% ao ano, porém este

crescimento veio acompanhado de uma gradativa redução do preço pago ao produtor pelo

litro. É um movimento atípico, visto que em um mercado muito competitivo, quando há

redução dos preços há também um desestímulo ao aumento da produção (SHIAVI, 2005).

Algumas das mudanças ocorridas que se destacam no cenário foram o fim do

controle do preço do litro por parte do governo, ocorrido por mais de 50 anos, a redução da

sazonalidade da produção, a abertura de novas fronteiras e a melhoria da produtividade do

rebanho e redução no número de cabeças.

As maiores dificuldades enfrentadas nos últimos anos foram a importação de

produtos lácteos subsidiados na origem e o aumento da informalidade do setor, o que tem

11

ocasionado dificuldades para desenvolver o setor; por outro lado, o aumento da demanda por

produtos lácteos aumentou com a estabilidade econômica.

Um dos fatos marcantes envolvendo o setor é a gradativa preocupação com a

melhoria da qualidade do leite. Atualmente, a demanda de produtos lácteos exige um maior

prazo de validade e manutenção de suas características organolépticas, nutritivas e de

segurança, atingindo não só a indústria, mas também o produtor.

Em função destes aspectos o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

editou em setembro de 2002 a Instrução Normativa n°. 51 (IN51), modernizando a legislação

vigente de 1952 e a adequando para o novo cenário brasileiro e mundial. Dentre as

mundanças, as maiores exigências estão na qualidade microbiológica do leite, no resfriamento

e na coleta a granel.

Os dois últimos aspectos, ambos estimulados pela indústria de lácteos, foram as

medidas que trouxeram maior e mais rápido impacto sobre a melhoria da qualidade do leite, já

que a qualidade é impossível ser melhorada depois que o leite deixa o local de produção.

2.2.1 Competitividade da Cadeia Produtiva do Leite

Para estimular e aumentar a produtividade da cadeia produtiva, foi criada a

Câmara Setorial da Cadeia Produtiva do Leite e Derivados, no âmbito do Conselho do

Agronegócio (CONSAGRO) do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

(MAPA), da qual participam representantes dos produtores, da indústria, do varejo e do

governo.

Estão em processo de avaliação algumas medidas para dar maior transparência e

equidade na cadeia produtiva do leite no país, tais como:

· fortalecimento do associativismo;

· treinamento e capacitação de produtores e trabalhadores rurais;

· contratos de fornecimento/preços antecipados aos produtores;

· linhas de crédito;

· intensificação do programa de melhoria da qualidade do leite;

· implementação de programas institucionais;

· consolidação do Brasil no mercado internacional de lácteos.

12

Algumas outras ações devem ser aprimoradas pela iniciativa privada e pelo

governo no intuito de promover o aumento da competitividade da cadeia do leite no mercado

mundial, destancando-se:

· promover as exportações de leite e derivados;

· estimular o consumo mediante o marketing para o fortalecimento do setor;

· desonerar os produtos lácteos.

O Brasil tem um dos maiores potenciais no setor de lácteos do mundo, produzindo

leite a um custo imbatível, importante para vencer no cenário mundial, e detentor de

condições naturais capazes de tornar a produção elástica, vantagem que outros concorrentes

mundiais não possuem.

2.2.2 Normas para o Gerenciamento

O Programa Nacional de Melhoria da Qualidade do Leite (PNQL), implantado em

1996 pelo MAPA tinha o objetivo de elaborar, diagnosticar e formular estratégias para a

melhoria da qualidade do leite produzido no país. A IN51 publicada em 2002, consequência

do PNQL, instituiu novas normas de produção leiteira, visando o aumento da competitividade

e a modernização do setor no Brasil (NERO et al., 2005).

A IN51 apresentou novos regulamentos técnicos de identidade e qualidade de leite

pasteurizado, cru refrigerado, longa vida, e também aspectos ligados a refrigeração do leite na

propriedade rural e o seu transporte a granel. É a regulamentação do modo de conservação,

coleta e transporte do leite. Para os pequenos produtores, foi prevista a aquisição de tanques

resfriadores comunitários, prática adotada por algumas empresas que para estimular o

produtor e conseguir matéria-prima, passou a adquirir tanques e montá-los em pontos

estratégicos atendendo a uma grande quantidade de pequenos produtores.

A IN51 estabeleceu que os laticínios não podem receber matéria-prima com

temperatura superior a um valor determinado conforme o tipo de leite a ser produzido, ou

seja, deve haver um acompanhamento especial do leite no armazenamento e no transporte até

a planta industrial. Mais informações a cerca da IN51 consta no anexo A.

13

2.2.3 Problemas do Setor

Os benefícios oriundas da IN51 e dos investimentos da iniciativa privada, como o

resfriamento e a granelização do transporte, não extinguem os diversos outros fatores

limitantes que merecem ser mencionados e ponderados, como é o caso da eletrificação rural, a

estrutura viária, o custo dos equipamentos e o treinamento dos produtores. Estes fatores

podem gerar a exclusão ou marginalização dos produtores.

No Brasil os produtores de leite constumam ser classificados em dois tipos, são

eles os especializados e os não-especializados. Para os especializados, a produção geralmente

é sua principal atividade, logo isto representa rebanhos mais avançados geneticamente e uma

alimentação de melhor qualidade aliados a um melhor nível tecnológico de produção.

Para o segundo grupo, o leite ainda é apenas um subproduto da pecuária de corte.

É considerada uma atividade de subsistência e, portanto, não empresarial, que serve apenas

como fonte adicional de liquidez. Está neste grupo concentrado o excedente de leite de baixa

qualidade, em muitos casos devido a ausência de sistemas de refrigeração (PENSA, 1998).

A refrigeração e a coleta a granel, a médio prazo, põem em risco o produtor não-

especializado, pois a não adaptação a nova regra obrigatoriamente o proibi de entregar o

produto junto com os demais produtores. Desta forma quando excluídos são obrigados a

entrar na informalidade.

Estes produtores, em muitas ocasiões, não possuem condições financeiras de

adquirir unidades de resfriamento, mesmo que de pequenas dimensões, devido o elevado

custo do investimento. Estatísticas apontam que a média nacional está em torno de 47 litros de

leite por dia, volume insuficiente para custear um tanque de resfriamento (PENSA, 1998).

Analisando sob outro aspecto, a instalação de um tanque de resfriamento em

fazendas não necessariamente resolve o problema da qualidade do leite, pois é de fundamental

importância que o produtor saiba como operar corretamente o novo equipamento.

Outro fator de extrema importância é quanto ao fornecimento de energia elétrica,

já que em unidades espalhadas em pequenas cidades do interior do país o fornecimento é

muitas vezes de baixa qualidade, podendo assim ocasionar a perca completa de toda uma

produção.

Dentre os diferentes níveis de produtor, os que tendem a abandonar a atividade

primeiro são os de nível médio, pois são, em geral, os que operam com custos maiores

decorrentes muitas vezes de tecnologias custosas e da mão-de-obra assalariada. Já o pequeno

14

produtor, consegue suportar altas oscilações nos preços, uma vez que também produz animais

de corte e se dedica a atividades agrícolas em pequena escala.

Faz-se necessário assegurar a permanência deste produtor, como meio de

desenvolver e expandir a produção, incentivando-o com novas tecnologias que reduzam

custos e com políticas de compensação implementadas pelo governo.

15

3. SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE LEITE

A regulamentação do processo de coleta e transporte de leite, regida pela IN51, é

uma necessidade para elevar o nível de qualidade do produto final, deste modo, o capítulo 3

justifica a necessidade de utilizar o processo de refrigeração na cadeia de produção do leite.

Além disto, será exposto também os cálculos necessários para definir a capacidade do

equipamento apropriado para a refrigeração do volume de leite definido para a unidade

estudada.

3.1 Por Que Resfriar o Leite?

Em meados do século XVIII, com o processo de industrialização, o mundo passou

por alterações no modo de produção dos centros urbanos e rurais. As pessoas confinavam

animais e cultivavam legumes apenas para suas necessidades. Animais eram utilizados não só

para o trabalho pesado, mas também como fonte de alimento. Com a industrialização, os

centros rurais passaram a produzir não apenas para o consumo dos produtores, mas para

sustentar a grande massa que se aglutinava nas cidades. A tendência que perdura até hoje é:

menos fazendas com mais animais.

Com a redução dos pontos de produção e a distância entre estes e a indústria de

laticínios, com o aumento do tempo entre a ordenha e o consumo e com o aumento da lacuna

entre o produtor e o consumidor, a possibilidade de multiplicação das bactérias aumentou a

um nível que põe em risco a saúde dos consumidores. Tornou-se um problema manter a

qualidade do leite depois da ordenha.

Quando a temperatura do leite armazenado é baixa, os processos químicos e o

crescimento microbiológico são retardados, atrasando a queda na qualidade. Com este

conhecimento, fazendeiros, transportadores e laticínios passaram a fornecer leite aos

consumidores depois de um certo tempo sem redução da qualidade através do resfriamento

logo após a coleta.

O resfriamento do leite tem dois objetivos:

- inibir o crescimento bacteriano;

- prolongar o armazenamento na fazenda para diminuir os custos de transporte.

É necessário uma higiene completa em todo o processo de obtenção e

industrialização do leite. Um aspecto crítico para isto é reduzir o crescimento bacteriano

16

durante o maior tempo possível. À temperatura ambiente, as bacterias se multiplicam a uma

velocidade que reduz drasticamente a vida útil do leite.

Quando produzido sob condições higiências, o leite manterá sua qualidade por um

período entre 15 e 20 horas. Tão importante quanto a temperatura de armazenamento, é o

tempo de resfriamento para obter a temperatura de armazenamento, obrigatória em no

máximo 4 °C. Resfriadores são projetados para atingir esta temperatura dentro de um

determinado prazo.

3.1.1 Higiene e Qualidade do Leite

Os consumidores estão a cada dia mais exigentes quanto ao que consomem, desta

forma os produtores de leite são precionados a mostrar tudo que foi feito para atender aos

padrões de qualidade. Se o produtor assim o fizer, o consumidor terá confiança na qualidade

do produto.

A qualidade do leite envolve 3 aspectos importantes. A qualidade física, química e

microbiológica.

3.1.1.1 Higiene Física

Alguns exemplos de higiêne física são densidade, ponto de congelamento, pressão

osmótica e acidez. A densidade varia entre 1,028 e 1,038 g/cm3 dependendo da composição

do leite. O ponto de congelamento é o parâmetro seguro para verificar quanto de água há no

leite. O ponto de congelamento varia entre -0,54 e -0,59 °C. A acidez depende da

concentração de íons de hidrogênio (H+), neste caso, o ponto ideal é um pH igual a 7.

3.1.1.2 Higiene Química

Alguns componentes do leite, como a gordura e a proteína, podem sofrer

alterações químicas durante o armazenamento. Essas alterações podem ser dos tipos: oxidação

e lipólise. Como resultado da reação, o leite sofre alterações que cuminam em um sabor

estranho para esse e todos os seus derivados.

OXIDAÇÃO: este processo dá ao leite um sabor metálico, e a manteiga um gosto

oleoso e rançoso. Sais de ferro e de cobre aceleram o começo da oxidação e o

17

desenvolvimento do gosto metálico, causado também pela presença de oxigênio dissolvido e

exposição à luz direta do sol.

Para inibir a oxidação, o fator mais importante é controlar o contato com o

oxigênio e a luz direta do sol.

LIPÓLISE: este é o processo da quebra da gordura em glicerol e ácidos graxos

livres. A gordura lipolisada é a responsável pelo sabor rançoso do leite. Um dos catalizadores

deste processo é a elevada temperatura do leite, aliada a um dano anterior existente no glóbulo

de gordura. A danificação destes glóbulos dá-se quando da ordenha e transporte, no

bombeamento, agitação ou impacto.

3.1.1.3 Higiene Microbiológica

A falta de higiêne microbiológica do leite resulta em intoxicação e contaminação

alimentar. Este é o principal problema resultado da ausência de resfriamento.

Microrganismos são todos os organismos vivos invisíveis a olho nu que ocupam

uma posição intermediária entre os reinos vegetal e animal. Presentes em todos os locais,

decompõem matéria orgânica, desempenhando um papel muito importante para a natureza.

Alguns dos microrganismos são usados no processamento de alimentos, como

exemplo, queijo, iogurte, cerveja, vinho e outros são utilizados para serem usados para

preservar a comida. Há também microrganismos que causam doenças em animais e plantas,

reduzindo o abastecimento de alimentos de uma nação, outros causam danos aos alimentos

existentes, como bolor, descoloração e outros.

3.2 Método de Operação

3.2.1 Equipamentos de Resfriamento

A consistência e a qualidade do leite não podem mudar durante o armazenamento,

afim de manter estas características, é essencial ter equipamentos de resfriamento adequados.

Para determinar os equipamentos adequados, as seguintes perguntas devem ser respondidas:

Qual é o volume diário de leite?

Qual é o número de ordenhas para armazenamento?

Qual capacidade de resfriamento é necessária?

18

Qual é a temperatura ambiente?

Quais são as opções adequadas para garantir um resfriamento eficiente?

3.2.2 Desempenho de Resfriamento e de Agitação

Alguns dos fatores críticos para a escolha do tanque ideal são o número de

ordenhas, a temperatura ambiente e o tempo de resfriamento do leite. A especifícação dos

tanques é realizada através do código citado abaixo para cada uma das características

mencionadas anteriormente. Em primeiro lugar temos a classificação do tanque com relação a

quantidade de ordenhas que o mesmo suporta:

O número (2) designa um tanque para duas ordenhas

O número (4) designa um tanque para quatro ordenhas

O número (6) designa um tanque para seis ordenhas

No que se refere a temperatura ambiente de operação, a tabela 3.1 determina a

classificação existente para a escolha do tanque conforme a localidade a ser instalado.

Tabela 3.1. Temperatura ambiente de operação

Classificação

temp.

Temp. de

desempenho(TD) em °C

Temp. operacional

segura (TOS) em °C

A

B

C

38

32

25

43

38

32

TD, Temperatura de Desempenho - temperatura ambiente a ser usada ao medir a

temperatura de resfriamento do leite.

TOS, Temperatura Operacional Segura - limite mais alto da variação de

temperatura ambiente na qual o equipamento deve funcionar.

Na tabela 3.2 tem-se a classificação do tanque quanto ao tempo que o mesmo leva

para resfriar o leite. No Brasil a IN51 determina que o resfriamento deve ser realizado em no

máximo 3 horas.

19

Tabela 3.2. Tempo de resfriamento do leite à temperatura de resfriamento (4 °C)

Classificação Horas

0

I

II

III

2

2.5

3

3.5

0 - tempo máximo de resfriamento de 2 horas

I - tempo máximo de resfriamento de 2,5 horas

II - tempo máximo de resfriamento de 3 horas

III - tempo máximo de resfriamento de 2,5 horas

Como exemplo, o equipamento com o código 2BII refere-se a um tanque para

duas ordenhas, com capacidade de resfriamento calculada a uma temperatura ambiente de 32

ºC. O tempo de resfriamento (35 ºC para 4 ºC) para cada ordenha deverá demorar menos de

três horas.

3.2.3 Taxa de Resfriamento de Leite

Se um tanque para duas ordenhas está vazio, ou contém 50% de seu volume

nominal a 4 °C e então são acrescentados 50% do volume em uma batelada a 35 °C, todo o

leite deve ser resfriado a 4 °C sem ultrapassar o tempo de resfriamento específico.

Com quatro ordenhas, as respectivas fases do tanque são: vazio, 25%, 50%, 75% e

100% respectivamente. Com seis ordenhas: vazio, 16.7%, 33.3%, 50%, 66.7%, 83.3% e 100%

de seu volume nominal para as mesmas temperaturas.

Figura 5. Curso da temperatura do leite durante o armazenamento no tanque (período de 72 horas)

20

3.2.4 Meios de Resfriamento

O processo de resfriamento do leite utiliza agentes halogênicos de resfriamento,

indicados pela letra “R” seguidos de um código. Este código dá as proporções dos seguintes

elementos no meio de resfriamento:

- Carbono [C]

- Hidrogênio [H]

- Flúor [F]

- Cloro [Cl]

Os agentes halogênicos têm como características:

- Na fase de vapor são inodoros e não irritantes

- Não são venenosos (exceto por fogo aberto)

- Não causam corrosão

- Não são inflamáveis nem explosivos.

3.2.5 Fluidos Refrigerantes

R12: O primeiro meio amplamente utilizado. Por causa dos efeitos na camada de

ozônio, e gases do efeito estufa, ele é proibído. Sua produção foi interrompida. Ponto de

ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).

R22: Atualmente o meio mais usado. Sua desvantagem é que ainda tem um pouco

de efeito na camada de ozônio (5% de R12). Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).

R134a: Substituto do R12. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens são

que requer óleo especial e que é bastante difícil de mudar uma instalação existente de R12

para uma R134a. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).

R404a: Substituto do R22. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens são


para uma R404a. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).

R407c: Substituto do R22. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens são


para uma R407c. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).

21

R507: Substituição para R22. Não agride a camada de ozônio. Suas desvantagens

são que requer óleo especial e que é bastante difícil de mudar uma instalação existente de R22

para uma R507. Ponto de ebulição = [1 x 105 Pa] (°C).

3.2.6 Operação Adequada do Tanque de Resfriamento de Leite

TAMPAS: As operações de abrir, fechar e travar requerem uma ação positiva.

Não deve ser possível abrir, fechar e travar acidentalmente.

AGITADORES: Nenhuma parte perigosa do agitador deve entrar em contato com

o operador. Partes desprotegidas estarão presentes no eixo do agitador, com exceção das

lâminas do agitador e acessórios do sistema de limpeza.

ESTABILIDADE: O tanque deve ser construído de maneira que, sob condições

operacionais normais, não incline ou se mova quando submetido a uma força externa de 750N

aplicado em qualquer ponto acessível.

ISOLAMENTO TÉRMICO: O tanque deve possuir um isolamento térmico de

forma que o leite a 4 °C não exceda 7 °C dentro de 12 horas quando o volume nominal estiver

em repouso, sem refrigeração.

CONGELAMENTO DO LEITE: Quando o tanque estiver sendo usado, não

deverá haver formação de gelo no fundo do tanque durante o resfriamento ou armazenamento.

AGITAÇÃO DO LEITE: A operação do agitador não deve fazer com que o leite

extravase quando o tanque estiver com até 100% de seu volume nominal. O agitador deve

produzir uma distribuição uniforme de gordura no leite num tempo operacional não superior a

2 minutos e, depois disso, o leite deve ficar em descanso por 15 minutos.

3.3 Dimensionamento do Sistema de Resfriamento de Leite

O sistema de refrigeração a ser implantado deve suprir a demanda térmica de

resfriamento e conservação do leite produzido pelo rebanho em duas ordenhas por dia, sendo

a primeira no período da manhã e a segunda no período da tarde. Pondera-se que o volume

produzido nos períodos da manhã e da tarde são os mesmos.

A unidade estudada fica localizada em Quixeramobim – Ceará, e foi inicialmente

projetada com uma capacidade de 2.000 litros de leite a cada 48 horas. Considerando o

crescimento da oferta de produto, foi adquirido, em 2005, um tanque com capacidade de

22

3.000 litros. As projeções realizadas com referência ao crescimento da oferta foram

equivocadas, desta forma, o tanque inicialmente projetado de 2.000 litros tinha a capacidade

ideal de operação. O erro de projeção reflete-se em custos de aquisição e operação mais

elevados. A proposta deste estudo é encontrar um compressor e um condensador adequados as

necessidades e mais eficientes que os equipamentos utilizados atualmente. Para a realização

dos cálculos, considera-se o volume de leite de 1.000 litros por dia, como projetado

inicialmente. Segundo a Instrução Normativa 51 (IN51), considera-se a produção do perído da

manhã e da tarde iguais a 500 litros.

3.3.1 Carga Térmica do Leite

O sistema de resfriamento adotado deverá atender a duas funções: a de

resfriamento e a de conservação do leite. Para o resfriamento, a IN51, estabelece que o leite

deve ter sua temperatura reduzida desde a temperatura de ordenha (35 °C) até 4 °C em um

período de no máximo 3 horas após a ordenha.

Em função do exposto anteriormente e do estipulado na legislação (IN53), para o

resfriamento deste volume de leite será necessário um tanque de resfriamento de código 4BII

(anexo B).

Considerando-se o ganho de calor devido ao produto (leite cru) e à transmissão de

calor pelas paredes/isolamento do tanque, calcula-se a carga térmica que deverá ser atendida

pela unidade resfriadora.

O ganho de calor devido ao produto é dado por:

( )

( )

(1)

onde é o calor específico do leite (3,94 kJ/kg.K) e a sua massa

específica (1,034 kg/l). e são as temperaturas inicial (35 °C) e final (4 °C) do

leite, o tempo máximo de resfriamento (3 horas). é o volume de leite na ordenha

considerada, ou seja, quantos litros de leite o tanque precisará resfriar de uma só vez.

A demanda frigorífica para o volume de 500 litros é de:

23

( )

( )

(2)

(3)

O ganho de calor por transmissão do tanque de resfriamento não deve gerar um

aumento de temperatura maior do que 1 °C em um intervalo de 4 horas sem a atuação do

sistema de refrigeração. Assim, para a capacidade total de 3.000 litros referente ao tanque que

está sendo utilizado pela unidade de refrigeração, este ganho equivale a 0,85 kW, parcela

desconsiderada devido ao seu baixo valor.

Assim, a capacidade necessária da unidade de resfriamento equivale a 5,85 kW.

3.3.2 Equipamentos

O compressor utilizado, figura 6, modelo CRJQ-0300-TFD, obsoleto, é fabricado

pela empresa americana Copeland, subsidiária do grupo Emerson.

Figura 6. Compressor CRJQ-0300

O equipamento possui uma capacidade de refrigeração de 10800 W para a

condição padrão de operação, temperatura de evaporação de 7,2 °C e de condensação de 54,4

°C, com uma demanda de 3690W, o que resulta em uma eficiência de 2,93 Watts de

refrigeração para cada Watt de energia elétrica demandada (W/W). A figura 8 representa a

24

região de operação do compressor utilizado, dentro dos limites das temperaturas de

condensação e evaporação, em graus fahrenheit, considerada a área segura para o compressor.

Figura 7. Região de operação do compressor CRJQ-0300

O compressor proposto, modelo CR22K6-TFD, também fabricado pela Copeland,

possui capacidade de refrigeração de 6450 W, com uma demanda de 2030 W, o que

representa uma eficiência de 3,17 W/W.

Figura 8. Equipamento utilizado para o resfriamento, composto por dois compressores e quatro ventiladores

25

O tanque de resfriamento opera com duas unidades condensadoras compostas

cada uma por um compressor e dois ventiladores, operando ao mesmo tempo. A figura 9

representa a região de operação do compressor proposto, igual a do atual compressor.

Figura 9. Região de operação do compressor CR22K6

As figuras 10 à 15 representam a capacidade de refrigeração, demanda de energia

elétrica e eficiência de operação dos compressores CRJQ-0300 e CR22K6.

Figura 10. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 7 10 12,5

Cap

acid

ad

e F

rig

orí

fica

(W

)

Temperatura Evaporação (°C)

Capacidade - CRJQ-0300

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

26

Figura 11. Gráfico da capacidade frigorífica do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais

Figura 12. Gráfico da potência demandada do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 5 7 10 12,5

Ca

pa

cid

ad

e F

rig

orí

fica

(W

)


Capacidade - CR22K6

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 7 10 12,5

Po

tên

cia

Dem

an

da

da

(W

)


Potência - CRJQ-0300

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

27

Figura 13. Gráfico da potência demandada do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais

Figura 14. Gráfico da eficiência do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5 7 10 12,5

Po

tên

cia

De

ma

nd

ad

a (

W)


Potência - CR22K6

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 7 10 12,5

Eficiê

ncia

(W

/W)


Eficiência - CRJQ-0300

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

28

Figura 15. Gráfico da eficiência do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais

A eficiência, mais conhecida como Coeficiente de Performance (COP), de um

ciclo frigorífico é representada pela razão:

(4)

Para o ciclo de compressão a vapor, o coeficiente de performance é definido

como:

(5)

Quando comparados os dois compressores, figuras 14 e 15, observa-se um maior

COP para o compressor proposto e verifica-se uma diferença de eficiência que varia entre 8 e

47%, conforme a temperatura de operação.

0

2

4

6

8

10

12

0 5 7 10 12,5

Eficiê

ncia

(W

/W)


Eficiência - CR22K6

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

29

Define-se eficiência isentrópica, ɳiso, como a razão entre a potência de compressão

ideal e a potência real.

Figura 16. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CRJQ-0300 em diversas situações operacionais

Figura 17. Gráfico da eficiência isentrópica do compressor CR22K6 em diversas situações operacionais

45

47

49

51

53

55

57

59

61

63

65

0 5 7 10 12,5

Eficiê

ncia

Ise

ntr

óp

ica

(%

)


Eficiência Isentrópica - CRJQ-0300

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

50

55

60

65

70

75

0 5 7 10 12,5

Eficiê

ncia

Ise

ntr

óp

ica

(%

)


Eficiência Isentrópica - CR22K6

65 °C

60 °C

50 °C

40 °C

35 °C

30 °C

30

A eficiência isentrópica é representada como:

(6)

onde,

vazão mássica de refrigerante [kg/s];

trabalho específico de compressão isentrópica [kJ/kg];

potência real de compressão consumida [kW].

A eficiência de compressão isentrópica é a medida de perdas resultantes do desvio

do ciclo de compressão real de um ciclo de compressão ideal.

Os fatores que desviam a relação entre a compressão real e a ideal são:

Estrangulamento;

Troca de calor entre o vapor e as paredes do cilindro;

Atrito do fluído, resultado da turbulência do vapor no cilindro e ao fato do

refrigerante não ser um gás ideal.

Quando comparados os gráficos da eficiência isentrópica dos compressores

CRJQ-0300 e CR22K6, observa-se que para qualquer faixa de operação o compressor

proposto é mais eficiente que o utilizado, tendo estes valores variados de 2%, menor

diferença, até 46%, maior diferença.

O condensador utilizado, modelo 066-0319-00, fabricado pela Copeland, tem as

dimensões de 87 cm de comprimento, por 55 cm de altura, por 48 cm de largura, e utiliza dois

ventiladores com motores de 420 W de potência. Para reduzir o custo de implantação de um

novo condensador, visto também que o equipamento utilizado tem as dimensões semelhantes

ao proposto pelo fabricante, 86 cm de comprimento, por 64 cm de altura, por 48 cm de

largura, como sendo o ideal para a capacidade frigorífica requerida, mantem-se o condensador

e substitui-se apenas os ventiladores por dois novos com potência de 168 W cada.

3.3.3 Custos de Operação

Os cálculos a seguir estão baseados na capacidade frigorífica nominal do

equipamento selecionado.

31

Para a avaliação do consumo, considera-se que o sistema esteja operando a plena

carga. A operação pode ser dividida em três etapas:

1° Etapa: Resfriamento

Corresponde ao momento em que o leite vem do estábulo logo após a ordenha.

Considerado o tempo necessário para o resfriamento por ordenha, fornecido pelo

fabricante da unidade condensadora, e a potência total da unidade, o consumo (kWh/dia) será:

( ) (7)

Para os compressores CRJQ-0300 com 3690 W cada, os quatro ventiladores das

duas unidade condensadoras com 420 W cada, e o motor agitador com potência de 150 W,

tem-se um tempo de operação total de 1,63 horas para o resfriamento do leite. Desta forma a

energia total é:

( ) (8)

(9)

Para o compressor proposto, CR22K6 de 2030 W, e os novos ventiladores de 168

W, obteve-se um tempo de operação de 2,72 horas. Assim, o consumo é de:

( ) (10)

(11)

Para a etapa de resfriamento, tem-se uma economia diária de 1,68 kWh/dia.

2° Etapa: Conservação

Nesta etapa a unidade condensadora entra em operação para conservar o leite, já

anteriormente resfriado, a temperatura de 4 °C. O consumo varia com o tamanho do

32

ventilador (condensador) e compressor, como também com a periodicidade e o tempo de

operação.

( ) (12)

O tempo de operação é dividido em três fases dentro de um ciclo de 12 horas, que

representa o tempo entre ordenhas. Na primeira determina-se o tempo que o volume (500 e

1000 no primeiro dia e 1500 e 2000 no segundo dia) do tanque leva para refrigerar (trefrig). Na

segunda determina-se o tempo que o leite leva para ganhar 1 °C em sua temperatura (tP). Na

terceira determina-se o tempo que o tanque necessita para reduzir em 1 °C a temperatura do

leite (tconserv). De posse destes dados, calcula-se o tempo restante para o fim do período da

ordenha (P). Com o valor do tempo restante calculado, repete-se a equação 14 e 15,

substituíndo-as na equação 16. Esta operação é realizada até que o valor de P seja zero. O

tempo total de conservação (tT) é o somatório dos tempos necessários calculados conforme

exposto acima.

(13)

(14)

(15)

( ) (16)

∑( ) (17)

Determina-se que o tanque com o primeiro compressor opera 0,82 horas, em

média, por dia, para conservar o leite, o que representa um consumo de 7,55 kWh/dia. Para o

segundo compressor, o funcionamento médio é de 1,14 horas, representando um consumo de

5,56 kWh/dia.

33

3° Etapa: Agitação

Para manter a homogeneidade, utiliza-se um agitador mecânico, cujo consumo

varia com a potência, periodicidade e tempo de operação.

(18)

Considera-se que o agitador funciona por 2 minutos a cada intervalo de 30

minutos.

[ ( )]

(19)

Para o tempo de resfriamento e conservação calculados anteriormente, obtem-se

que o agitador funciona 1,48 e 1,40 horas por dia e consome 0,22 e 0,21 kWh/dia para o

primeiro e o segundo compressor, respectivamente.

Consumo Total de Energia

Somado o consumo diário das 3 etapas, obteve-se um valor de 22,78 kWh/dia

para a configuração atual e 19,05 kWh/dia para a configuração proposta. O custo de operação,

considerada a tarifa da COELCE de maio de 2010, cujo preço médio é R$0,25131 kWh, para

o consumidor rural de alta tensão, é de R$ 5,72 e 4,78 para as configurações atual e proposta,

respectivamente. A economia anual é de R$ 343,10.

34

4. DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE FINANCEIRA

Determinar a viabilidade técnica de um projeto é apenas um dos passos na análise

de sua implementação. Um estudo financeiro preliminar também se faz necessário para

determinar se a implementação é, além de tecnicamente viável, financeiramente atrativa.

Os itens a seguir apresentam alguns conceitos e definições de engenharia

econômica que serão utilizados neste trabalho para a análise do impacto da inserção e

aprimoramento de novos sistemas térmicos para o resfriamento do leite.

4.1 Investimento Total

Após escolhido o equipamento apropriado, levanta-se o custo do investimento

necessário. Obteve-se os valores listados na tabela 4.1.

Tabela 4.1. Insumos necessários e respectivos custos

Insumo Valor R$

Compressor 1.980,00

Ventilador 600,00

Gás R22 81,72

Mão-de-Obra 225,00

Investimento Total 2.886,72

Os valores listados na tabela 4.1 foram consultados na Refrigeração Marechal,

conceituada empresa do setor em São Paulo.

Os equipamentos a serem substituídos, visto terem, em média, apenas 4.000 horas

de uso, podem ser vendidos, reduzindo significativamente a necessidade de investimento na

aquisição dos novos equipamentos. Em pesquisa realizada em algumas empresas

especializadas do setor, levantou-se um preço médio para os equipamentos atuais apresentado

na tabela 4.2.

35

Tabela 4.2. Valor de mercado dos equipamentos a serem substituídos

Insumo Valor R$

Compressor 1.360,00

Ventilador 300,00

Investimento Total 1.660,00

Desta forma o investimento total pode ser reduzido de R$ 2.886,72 para R$

1.226,72.

A opção encontrada para adquirir estes equipamentos foi utilizar uma linha de

crédito do Banco do Nordeste do Brasil – BNB, que é especial para investimentos no setor

agropecuário. A linha disponibiliza taxa de 10% ao ano para grandes empresas e um prazo de

pagamento de até 12 anos.

Desta forma, realizados os devidos cálculos, considerado o prazo de 12 anos,

obteve-se uma prestação mensal de R$ 180,04. O BNB gratifica os cliente que realizam o

pagamento de suas parcelas até o vencimento com um desconto de 25% sobre os juros,

quando o investimento é realizado em áreas do semi-árido nordestino, assim, obtém-se

parcelas de R$ 160,58 por ano, o que representa um custo efetivo real de 7,74% ao ano.

Este investimento proporciona uma economia anual de R$ 182,52, já descontada a

parcela anual referente ao financiamento para a implantação do projeto.

4.2 Valor Presente de Um Valor Futuro

O valor presente de um valor futuro representa o valor futuro de um capital

investido hoje corrigido a uma determinada taxa de juros. Trazer este valor para o presente,

permite calcular seu valor atual.

( ) (20)

A equação acima representa o valor presente (VP), onde “F” é o valor adicionado

no futuro, “i” a taxa de juros e “n” o número de anos considerado na análise.

Esta mesma equação, se invertida, permite calcular o valor futuro, ou seja, permite

calcular o valor que teremos no futuro, corrigido a uma determinada taxa, por um tempo

definido, no momento presente.

36

4.3 Valor Presente de Uma Série Uniforme de Montantes (VPS)

Corresponde ao valor presente de quantias iguais pagas a cada final de ano por um

período definido.

[( )

( ) ]

(21)

“S” representa o valor pago periodicamente.

4.4 Técnicas de Análise de Investimento

Para a tomada de decisões são utilizados alguns indicadores financeiros, entre eles

o Valor Presente Líquido (VPL) e a Taxa Interna de Retorno (TIR).

4.4.1 Valor Presente Líquido (VPL)

É o método mais indicado por especialistas por levar em conta o valor temporal

do dinheiro e não ser influenciado por decisões menos qualificadas.

∑

( )

(22)

Realizado o devido cálculo, obteve-se um VPL igual a R$ 16,92. Com esta

informação, o investidor já pode considerar a realização da operação. Entretanto, diversos

fatores, entre eles o aumento da tarifa de energia elétrica, que aumentaria de forma

significativa o custo de operação de uma unidade de baixa eficiência, ou investimentos de

menor rentabilidade, que reduziriam o retorno financeiro quando comparado ao investimento

proposto, corroboram para a tomada de decisão.

Como exemplo, se a quantia for investida a uma taxa de 0,8% ao mês, para a

quantia mensal de R$ 15,21, por um período de 120 meses e para a quantia de R$ 28,59 por

mais um período de 120 meses, descontados os impostos e considerado um tempo de vida útil

do equipamento de 20 anos ou 240 meses, resulta em um retorno de R$ 11.609,02.

37

4.4.2 Taxa Interna de Retorno (TIR)

É a taxa de juros necessária para tornar o valor presente líquido igual a zero.

(23)

A TIR para a operação calculada foi de 10,28%. A TIR deve ser comparada a taxa

de juros para definir que passo seguir na operação. Deste modo, tem-se:

TIR > i VPL positivo aceitar;

TIR = i VPL nulo indiferente;

TIR < i VPL negativo rejeitar.

38

5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS

O resultado obtido prova a viabilidade do projeto, entretanto, esta é apenas uma

parte de um grande investimento que pode resultar em uma redução significativa dos custos

de operação. Somente a Companhia Brasileira de Laticínios possue cerca de 200 tanques de

resfriamento em operação, cada um representa um investimento médio de R$ 25.000.

Projetados corretamente resultam em redução nos custos de investimento para aquisição e na

redução dos custos de operação. Se considerado que 30% dos tanques em operação estajam

obsoletos tecnicamente, e que o retorno médio anual seja de R$ 182,52 por tanque, tem-se um

retorno possível de, em média, R$ 10.951,20 por ano. Quantia significativa no competitivo

mercado leiteiro.

Considerado ainda que faz-se necessário dobrar a quantidade de tanques de

resfriamento nos próximos 3 anos, tem-se uma área abrangente de atuação para profissionais

do setor que sejam bem qualificados.

Os investimentos, não só possibilitam a redução dos custos de produção do leite,

tão necessário em um mercado extremamente competitivo, como possibilita também a

redução da quantidade de energia desperdiçada devido a ineficiência do mercado consumidor

brasileiro, transferindo a energia “livre” para outras atividades produtivas.

Como possibilidade de aumentar a eficiência do projeto, pode-se ainda, como

proposta para um próximo estudo, investir em cogeração de energia, desta forma, se bem

projetado, pode-se conseguir uma significativa redução nos custos de operação.

39

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Refrigeração”, Universidade de Brasília – UnB, 2005, 81p.

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Leiteiras Com o Uso do Biogás Gerado Em Projetos MDL”, Universidade de São Paulo –

USP, 2006, 162p.

Disponível na URL: http://www. ambientegelado.com.br/v21/index.phpoption=

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Leandro, E. “Um Novo Sistema de Refrigeração Com Controle de Temperatura,

Compressor Aberto, Máquina de Indução Trifásica Com Velocidade Variável e Correção

Ativa do Fator de Potência do Estágio de Entrada”, Universidade Estadual Paulista – UNESP,

2006, 166p.

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa 51,

2002, 44p.

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa 53,

2002, 27p.

NERO. “Leite cru de quatro regiões leiteiras brasileiras: Perspectivas de

atendimento dos requisitos microbiológicos estabelecidos pela Instrução Normativa 51”,

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P. Rapin, Manual do Frio, Hemus, 1° Edição, Brasil, 2001.

PENSA. “Competitividade no Agribusiness Brasileiro”. Programa De Estudos

Dos Negócios Do Setor Agroindustrial, São Paulo, 1998. Disponível na URL:

http://www.pensa.com.br, acessada dia 15/04/2010.

40

PENSA. “Mapeamento do sistema agroindustrial do leite”. Programa De Estudos

Dos Negócios Do Setor Agroindustrial, São Paulo, 2005. Disponível na URL:

http://www.pensa.com.br acessada dia 15/04/2010.

SCHIAVI, S. M. A. “Relatório Setorial Preliminar – Setor: Lácteo”, FINEP, 2006.

Disponível na URL: http://www.finep.gov.br, acessada dia 09/04/2010.

VILELA, D. “Leite: bom para a saúde e melhor ainda para a economia brasileira.”

Embrapa Gado de Leite, Brasil, 2005. Disponível na URL: http://www.cnpgl.embrapa.br.

acessada dia 15/04/2010.

41

ANEXO A – INSTRUÇÃO NORMATIVA 51

Consta neste anexo alguns tópicos de destaque da IN51 que melhor define a

legislação vigente no tocante à qualidade do leite. Este documento, na íntegra, pode ser

encontrado no site do Ministério da Agricultura do Governo Federal.

A.1. REGULAMENTO TÉCNICO DE PRODUÇÃO, IDENTIDADE E

QUALIDADE DE LEITE TIPO A

Entende-se por Leite Pasteurizado tipo A o leite classificado quanto ao teor de

gordura em integral, padronizado, semidesnatado ou desnatado, produzido, beneficiado e

envasado em estabelecimento denominado Granja Leiteira, observadas as prescrições contidas

no presente Regulamento Técnico; Imediatamente após a pasteurização o produto assim

processado deve apresentar teste qualitativo negativo para fosfatase alcalina, teste positivo

para peroxidase e enumeração de coliformes a 30/35ºC (trinta/trinta e cinco graus Celsius)

menor do que 0,3 NMP/mL (zero vírgula três Número Mais Provável / mililitro) da amostra.

Designação (denominação de venda):

Leite Pasteurizado tipo A Integral;

Leite Pasteurizado tipo A Padronizado;

Leite Pasteurizado tipo A Semidesnatado;

Leite Pasteurizado tipo A Desnatado.

Deve constar a expressão Homogeneizado na rotulagem do produto, quando for

submetido a esse tratamento, nos termos do presente Regulamento Técnico.


QUALIDADE DO LEITE TIPO B

Entende-se por Leite Cru Refrigerado tipo B o leite classificado quanto ao teor de

gordura como integral, refrigerado em propriedade rural produtora de leite e nela mantido

pelo período máximo de 48h (quarenta e oito horas), em temperatura igual ou inferior a 4ºC

(quatro graus Celsius), que deve ser atingida no máximo 3h (três horas) após o término da

ordenha, transportado para estabelecimento industrial, para ser processado, onde deve

42

apresentar, no momento do seu recebimento, temperatura igual ou inferior a 7ºC (sete graus

Celsius).

Entende-se por Leite Pasteurizado tipo B o leite classificado quanto ao teor de

gordura como integral, padronizado, semidesnatado ou desnatado, submetido à temperatura

de 72 a 75ºC (setenta e dois a setenta e cinco graus Celsius) durante 15 a 20s (quinze a vinte

segundos), exclusivamente em equipamento de pasteurização a placas, dotado de painel de

controle com termo-registrador computadorizado ou de disco e termo-regulador automáticos,

válvula automática de desvio de fluxo, termômetros e torneiras de prova, seguindo-se

resfriamento imediato em equipamento a placas até temperatura igual ou inferior a 4ºC

(quatro graus Celsius) e envase no menor prazo possível, sob condições que minimizem

contaminações; Imediatamente após a pasteurização o produto assim processado deve

apresentar teste qualitativo negativo para fosfatase alcalina, teste positivo para peroxidase e

enumeração de coliformes a 30/350C (trinta/trinta e cinco graus Celsius) menor que 0,3

NMP/ml (zero vírgula três Número Mais Provável/ mililitro) da amostra.

Designação (denominação de venda):

Leite Cru Refrigerado tipo B;

Leite Pasteurizado tipo B Integral;

Leite Pasteurizado tipo B Padronizado;

Leite Pasteurizado tipo B Semidesnatado;

Leite Pasteurizado tipo B Desnatado.


QUALIDADE DO LEITE TIPO C

Entende-se por Leite Cru tipo C o produto definido neste Regulamento Técnico,

não submetido a qualquer tipo de tratamento térmico na fazenda leiteira onde foi produzido e

integral quanto ao teor de gordura, transportado em vasilhame adequado e individual de

capacidade até 50 l (cinqüenta litros) e entregue em estabelecimento industrial adequado até

as 10:00 h (dez horas) do dia de sua obtenção;

Entende-se por Leite Cru Refrigerado tipo C o Leite Cru Tipo C, após ser

entregue em temperatura ambiente até as 10:00 h (dez horas) do dia de sua obtenção, em

Posto de Refrigeração de leite ou estabelecimento industrial adequado e nele ser refrigerado e

mantido em temperatura igual ou inferior a 4ºC (quatro graus Celsius);

43

A.4. REGULAMENTO TÉCNICO DE IDENTIDADE E QUALIDADE DE

LEITE CRU REFRIGERADO

Entende-se por Leite Cru Refrigerado, o leite refrigerado e mantido nas

temperaturas constantes da tabela 2 do presente Regulamento Técnico, transportado em carro-

tanque isotérmico da propriedade rural para um Posto de Refrigeração de leite ou

estabelecimento industrial adequado, para ser processado.

Designação (denominação de venda): Leite Cru Refrigerado.

Composição e Qualidade:

Aspecto e Cor: líquido branco opalescente homogêneo;

Sabor e Odor: característicos. O Leite Cru Refrigerado deve apresentar-se

isento de sabores e odores estranhos.

Requisitos gerais: Ausência de neutralizantes da acidez e reconstituintes de

densidade.

A.5. REGULAMENTO TÉCNICO DE IDENTIDADE E QUALIDADE DE

LEITE PASTEURIZADO

Leite Pasteurizado é o leite fluido elaborado a partir do Leite Cru Refrigerado na

propriedade rural, que apresente as especificações de produção, de coleta e de qualidade dessa

matéria-prima contidas em Regulamento Técnico próprio e que tenha sido transportado a

granel até o estabelecimento processador; O Leite Pasteurizado definido neste Regulamento

Técnico deve ser classificado quanto ao teor de gordura como integral, padronizado a 3%

m/m (três por cento massa/massa), semidesnatado ou desnatado, e, quando destinado ao

consumo humano direto na forma fluida, submetido a tratamento térmico na faixa de

temperatura de 72 a 75ºC (setenta e dois a setenta e cinco graus Celsius) durante 15 a 20s

(quinze a vinte segundos), em equipamento de pasteurização a placas, dotado de painel de

controle com termo-registrador e termo-regulador automáticos, válvula automática de desvio

de fluxo, termômetros e torneiras de prova, seguindo-se resfriamento imediato em

aparelhagem a placas.

44

ANEXO B – INSTRUÇÃO NORMATIVA 53

Neste anexo são apresentados alguns pontos de destaque da IN53 para melhor

entender o relacionado com a seleção e operação de tanques de resfriamento de leite.

B.1. REGULAMENTO TÉCNICO PARA FABRICAÇÃO,

FUNCIONAMENTO E ENSAIOS DE EFICIÊNCIA DE TANQUES

REFRIGERADORES DE LEITE A GRANEL

Este Regulamento Técnico Nacional especifica determinadas exigências para o

projeto, construção e desempenho de tanques refrigeradores para leite a granel e os

respectivos métodos de teste.

Este Regulamento Técnico Nacional se aplica a tanques refrigeradores para leite a

granel, com controle automático, destinados à instalação fixa em fazendas ou pontos de coleta

de leite, e se aplica somente a tanques de duas ordenhas (24h) ou de quatro ordenhas (48h).

O desempenho de um tanque será especificado de acordo com a seguinte

classificação:

· Número de ordenhas

- O numeral "2" designa um tanque de duas ordenhas;

- o numeral "4" designa um tanque de quatro ordenhas.

· Temperatura ambiente

Código TD (°C) TOS (°C)

A 38 43

B 32 38

C 25 32

A temperatura de operação depende da temperatura de desempenho (TD), que

representa a temperatura ambiente a ser usada ao medir o grau de resfriamento do leite, e a

temperatura operacional segura (TOS), que é o limite mais alto da variação de temperatura

ambiente na qual o equipamento deve funcionar.

· Tempo de refrigeração do leite

45

Classificação Tempo de resfriamento em horas

Todas as ordenhas

35 a 4 °C

Segunda ordenha

10 a 4 °C

I 2,5 1,25

II 3,0 1,5

III 3,5 1,75

IV * *

*O desempenho e as condições pertinentes devem ser fornecidos pelo fabricante,

por exemplo, no caso de pré-resfriamento.

· Capacidade diária

O sistema de refrigeração, quando operando em temperaturas ambientes entre 5°C

e a temperatura de desempenho (TD) especificada, deverá ter capacidade suficiente para

resfriar o volume nominal de leite em um tanque de duas ordenhas, ou 50% do volume

nominal em um tanque de quatro ordenhas, a cada 24h, de 35°C para 4°C e extrair o calor

ganho pelo tanque, proveniente de todas as outras fontes.

· Taxa de refrigeração do leite

Se um tanque de duas ordenhas estiver vazio ou contiver 50% de seu volume

nominal de leite a 4°C, e 50% do volume nominal de leite a 35°C for adicionado de uma só

vez, todo o leite deverá ser refrigerado a 4°C dentro do tempo de refrigeração especificado.

Se um tanque de quatro ordenhas estiver vazio ou contiver 25, 50 ou 75% de seu

volume nominal de leite a 4°C, e 25% do volume nominal de leite a 35°C for adicionado de

uma só vez, todo o leite deverá ser refrigerado a 4°C dentro do tempo de refrigeração

especificado.

Se um volume de leite correspondente a uma segunda ordenha for adicionado ao

tanque, o volume total de leite deverá ser refrigerado de 10°C para 4°C dentro do tempo de

refrigeração especificado.

As exigências acima serão aplicáveis a temperaturas ambientes entre 5°C e a

temperatura de desempenho (TD) especificada.

· Armazenagem de leite

Sob condições operacionais normais, a temperatura média do leite entre os

períodos de refrigeração não poderá exceder 4°C para tanques de quatro ordenhas e 5°C para

tanques de duas ordenhas, e nenhuma parte do leite poderá exceder 9°C.

46

Esta exigência será aplicável para temperaturas ambientes entre 5°C e a

temperatura de desempenho (TD) especificada.

O tanque deverá ter isolamento térmico cuja eficiência será tal que, à temperatura

de desempenho (TD) especificada, a taxa de elevação da temperatura média do leite,

inicialmente ao redor de 4°C, não exceda 1° C em 4h quando o volume nominal fica

estacionário.

· Congelamento do leite

Quando o tanque contiver entre 10% e 100% de seu volume nominal e for usado

em temperaturas ambientes entre 5°C e a temperatura de desempenho (TD) especificada, não

deverá haver formação de gelo abaixo do nível de leite nem durante a refrigeração nem

durante a armazenagem.

· Agitação do leite

A operação do agitador não deverá fazer com que o leite extravase quando o

tanque contiver qualquer volume de leite até 100% de seu volume nominal.

Quando um tanque é destinado à coleta direta, isto é, não é necessária agitação

extra antes da amostragem, a gordura deverá estar sempre uniformemente distribuída por todo

o leite de forma que o conteúdo de gordura das amostras selecionadas aleatoriamente no

tanque, em qualquer ocasião, não seja diferente em mais de 0,1 g de gordura para cada 100 g

de leite.

Quando um tanque não é destinado à coleta direta, o agitador deverá ser capaz de

produzir uma distribuição uniforme (veja o parágrafo anterior) de gordura dentro de, no

máximo, 2 min. Esta exigência será aplicável quando o tanque contiver qualquer volume de

leite entre 10% e 100% de seu volume nominal depois da refrigeração a 4°C e depois de 6h de

descanso. No caso de um sistema de agitação periódica, o tempo de descanso deverá ser

reduzido para o tempo decorrido entre dois períodos sucessivos de agitação. No caso de um

sistema de agitação contínua, não é necessário nenhum tempo de descanso.

Estas exigências de desempenho serão alcançadas sem deterioração do leite como,

por exemplo, aquela que poderia ocorrer como resultado da formação de espuma ou manteiga.

47

ANEXO C – CONDENSADOR ANTIGO

49

ANEXO D – NOVO VENTILADOR, MODELO 45CL350BXCCS,

UTILIZADO NA UNIDADE CONDENSADORA EXISTENTE

50

ANEXO E – COMPRESSOR CRJQ-0300

51

ANEXO F – COMPRESSOR CR22K6

conservaÇÃo de energia elÉtrica em …rcio oliveira cavalcante… · aos meus familiares, a...

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