Estudo de caso: O sistema de armazenamento térmico de gelo da BAC proporciona resultados excelentes na Penn State Berkey Creamery.
A Penn State Berkey Creamery implementou a solução de armazenamento térmico de gelo da BAC para reduzir custos de energia, manter temperaturas de processo consistentes e melhorar a confiabilidade do sistema para suas operações de refrigeração em lote. Combinado com um novo condensador evaporativo BAC VC1 , este novo sistema foi instalado em 2024 no campus principal da Penn State em State College, Pensilvânia. O sistema proporciona economia de energia elétrica mensurável, garantindo ao mesmo tempo o resfriamento ininterrupto para os processos críticos de produção de sorvete.
Ao aproveitar as tarifas de eletricidade mais baixas fora do horário de pico para armazenar energia térmica para uso durante os horários de pico de demanda, a fábrica de laticínios alcançou um sistema de refrigeração mais eficiente, resiliente e flexível, adaptado especificamente às suas necessidades operacionais exclusivas.
Fundo
Fundada em 1865, a Penn State Berkey Creamery é a maior fábrica de laticínios administrada por uma universidade nos Estados Unidos e há muito tempo faz parte integrante do programa de Ciência dos Alimentos da Penn State. Atualmente operando no prédio de Ciência dos Alimentos, construído em 2006, a fábrica produz sorvetes e produtos lácteos utilizando processos em lote que exigem resfriamento preciso e confiável. Em 2024, a fábrica operava com uma unidade de armazenamento térmico de gelo e um condensador evaporativo existentes que já haviam atingido a idade de substituição programada, criando uma oportunidade para modernizar o sistema.
A fábrica de laticínios experimenta picos de demanda de refrigeração durante os períodos de produção em lotes, seguidos por períodos de menor movimento, o que a torna uma candidata ideal para o armazenamento térmico de gelo.
O representante local da BAC, Brendan McNamara, da IRESCO, disse: "A Penn State aproveitou a instalação original de 2006 para instalar uma unidade de armazenamento térmico de gelo, eliminando efetivamente um compressor inteiro e reduzindo o tamanho do equipamento de refrigeração na sala de máquinas."
O aumento dos custos de energia e das tarifas de pico cobradas pela concessionária local reforçou ainda mais a necessidade de uma solução que pudesse reduzir o consumo de energia elétrica sem comprometer a qualidade do produto ou o tempo de atividade.
A Penn State buscava um sistema modernizado para sua fábrica de laticínios que pudesse:
- Gerenciar demandas máximas de energia de forma eficiente
- Manter um fornecimento constante de baixa temperatura para o processamento de alimentos.
- Integra-se perfeitamente com a infraestrutura de refrigeração por amônia existente.
- Garantir redundância operacional em caso de interrupções de energia.
Solução
A Penn State Berkey Creamery selecionou a DeVault como a empreiteira para liderar o projeto, com Justin Stone como Gerente Regional de Serviços. Com base na experiência da DeVault e nas necessidades específicas da instalação, Justin contatou Brendan McNamara, representante local de confiança da BAC, para apoiar o projeto dos sistemas de substituição. Aproveitando os mais de 85 anos de experiência da BAC e milhares de instalações de armazenamento térmico de gelo em todo o mundo, a equipe do projeto colaborou estreitamente para desenvolver uma solução que oferecesse a confiabilidade e o desempenho comprovados exigidos para esta aplicação. A DeVault, a IRESCO e a BAC trabalharam em estreita coordenação durante as etapas de seleção, projeto e instalação do sistema.
A solução instalada conta com a unidade de armazenamento térmico de gelo da BAC, modelo TSU-235E , projetada para operação de derretimento externo e ideal para processos de refrigeração em lote que exigem uma temperatura de fornecimento baixa e constante. Essa unidade foi escolhida, em parte, devido ao uso de amônia, já empregada em outras áreas da fábrica de laticínios. A TSU da BAC ofereceu condutividade térmica superior, formação de gelo mais rápida, temperaturas de derretimento mais baixas, design compacto e, no geral, maior eficiência energética em comparação com sistemas de armazenamento alternativos à base de plástico ou glicol.
Os principais detalhes do sistema incluem:
- Capacidade de refrigeração: 214 toneladas-hora (753 kWh)
- Capacidade de armazenamento de gelo: 17.826 libras de gelo
- Refrigerante: Amônia recirculada por bomba (18,1°F)
- Tempo de formação de gelo: Aproximadamente 12 horas durante períodos de menor movimento.
- Local de instalação: Montagem no telhado para maior flexibilidade de layout.
- Aplicação : O sistema utiliza amônia para formar gelo ao redor das serpentinas de aço inoxidável e, em seguida, derrete o gelo usando água de processo aquecida para produzir "água doce" a 1°C (34°F) para resfriar a camisa do tanque de mistura de sorvete durante a pasteurização e a produção.
“A solução de armazenamento térmico de gelo TSU da BAC fez todo o sentido para esta aplicação porque atendia a todos os requisitos. Adaptou-se ao espaço disponível, integrou-se bem ao sistema de amônia existente e proporcionou à Penn State uma maneira confiável de gerenciar picos de demanda sem adicionar equipamentos desnecessários. Do ponto de vista de instalação e desempenho, foi uma escolha inteligente e eficiente para a fábrica de laticínios.”
Justin Stone, Gerente Regional de Serviços, DeVault
Necessidades e expectativas do cliente
Redução dos custos de energia
Ao transferir a produção de gelo para períodos de menor consumo de energia e períodos de consumo extremamente reduzido, a Penn State conseguiu eliminar um compressor, reduzir o tamanho do equipamento de refrigeração e diminuir significativamente os custos com energia elétrica, alcançando uma redução de até 58% nos custos de eletricidade e uma economia semanal de aproximadamente US$ 574 , mantendo uma temperatura de fornecimento constante.
Ao manter uma temperatura de fornecimento constante, a tecnologia de derretimento externo proporciona uma temperatura de fornecimento consistente de 34°F (1,1°C), essencial para manter a qualidade do sorvete e o processamento repetível em lotes.
Confiabilidade e Redundância
O sistema de armazenamento térmico de gelo da BAC permite que a Penn State Berkey Creamery armazene capacidade de refrigeração quando houver eletricidade disponível e a utilize posteriormente, quando for mais necessária. Ao capturar energia durante os horários de menor consumo, o sistema oferece backup integrado e flexibilidade operacional para processos críticos de refrigeração.
Projetado para durabilidade a longo prazo, o sistema apresenta serpentinas de gelo em aço inoxidável, um tanque interno também em aço inoxidável e painéis externos com revestimento híbrido Baltibond® para oferecer máxima resistência à corrosão em um ambiente exigente de processamento de alimentos.
Mesmo em caso de queda de energia ou pico de demanda, o gelo armazenado permite que a fábrica de laticínios continue refrigerando os processos de produção ao longo do dia, protegendo o tempo de atividade e evitando perdas de produto. Essa camada adicional de redundância dá aos operadores a segurança de que as demandas críticas de refrigeração podem ser atendidas, independentemente de interrupções no fornecimento de energia ou restrições de demanda.
Flexibilidade de layout
O design compacto requer menos espaço do que outras tecnologias de armazenamento de gelo, permitindo que a unidade de derretimento externa seja instalada no telhado em vez de enterrada. Essa simplificação da instalação minimizou o impacto no local e maximizou o espaço útil dentro da instalação. Além disso, a incorporação do armazenamento térmico de gelo eliminou a necessidade de um chiller dedicado, reduzindo ainda mais a área ocupada pelos equipamentos e proporcionando economia substancial de energia. O resultado é uma solução flexível e compacta, ideal para reformas e aplicações de refrigeração com espaço limitado.
Conclusão
O novo sistema de armazenamento térmico de gelo BAC da Penn State Berkey Creamery demonstra como os usuários de refrigeração industrial, particularmente laticínios e processadores de alimentos em lote, podem reduzir significativamente os custos de energia e de equipamentos, ao mesmo tempo que melhoram a resiliência operacional.
Ao combinar o uso de energia fora dos horários de pico, a produção de gelo à base de amônia e a tecnologia de derretimento externo durável da BAC, a fábrica de laticínios agora se beneficia de custos operacionais mais baixos, desempenho de resfriamento confiável e consistente, menor dependência de resfriadores superdimensionados e maior flexibilidade para futuras necessidades de produção.
Este projeto destaca o valor do armazenamento térmico de gelo como uma solução prática e comprovada para aplicações de refrigeração com cargas variáveis e reforça o papel da BAC como parceira confiável no fornecimento de equipamentos confiáveis e eficientes com conhecimento técnico especializado.
