Análise de um forno de cocção de pães assistido por termossifões de duas fases

Abstract

O presente trabalho visa estudar o comportamento de termossifões bifásicos aplicados a fornos de cocção de pães, enfatizando a conservação de energia e o melhoramento da qualidade final do produto visto a situação energética nacional. Para tal, um protótipo simulando uma seção interna de um forno comercial foi construído para a realização do estudo experimental. Termossifões de aço inox/água foram instalados verticalmente nas paredes laterais do protótipo. Devido as ótimas características condutivas dos termossifões, estes melhoram a distribuição de temperatura dentro do forno, reduzindo o gasto de energia e melhorando as características térmicas do forno. Os dados experimentais são comparados com dois modelos analíticos de convecção natural encontrados na literatura, Gill (1966) e Kimura e Bejan (1984), utilizados na predição da distribuição de temperatura na câmara de cocção. Ambos os modelos representam bem a distribuição vertical de temperatura no interior da cavidade. Porém uma grande diferença nas espessuras de camada limite experimental e analítica é observada. Um modelo teórico para a determinação dos principais mecanismos de transferência de calor envolvidos no pré aquecimento do pão e para a determinação da variação da temperatura do pão ao longo da fase de pré aquecimento foi desenvolvido. Através deste modelo, vê-se que a radiação é o principal fenômeno de transferência de calor responsável pela cocção do pão. Os dados teóricos gerados pelo modelo são comparados com os dados experimentais de Hasatani et al. (1992). Um segundo modelo matemático é desenvolvido para a predição da variação das temperaturas internas do protótipo, possibilitando desta forma uma otimização do tempo de aquecimento do protótipo. Os dados deste modelo teórico são comparados com os dados experimentais gerados pelo protótipo, mostrando uma boa concordância. O presente trabalho apresenta uma estimativa do potencial de economia associado a utilização de termossifões em fornos de cocção, sugerindo-se o uso do gás natural como fonte energética. O gás natural é um combustível menos nocivo à atmosfera que o GLP e menos nobre que a energia elétrica, estando disponível na região sul do Brasil com a implantação do gasoduto Brasil/Bolívia.