UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI

UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUIINGERIA MECANICA ELECTRICA

UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUIFACULTAD DE INGENIERA

Trabajo:Diseo De Cmara De Refrigeracin Curso: Refrigeracin Y Aire AcondicionadoDocente: Ing. Yury VsquezAlumno:Ciclo:IX2013-IDISEO DE UNA CAMARA DE REFRIGERACION CONSERVACION DE FRESAS1.- Clculo De Carga Trmica Para seleccionar el equipo de refrigeracin necesario, es preciso estimar o calcular la carga trmica del espacio a refrigerar, que llamaremos CMARA. Las ganancias de calor que forman parte de la carga trmica total.Calculo de la carga trmica.Q1: Calor A Travs De Barreras (Paredes, Techo Y Piso)Para determinar la carga trmica que se debe extraer de la cmara para mantenerla a una temperatura constante y, simultneamente, realizar un control de suficiencia del aislamiento elegido.

Q2: Calor Por Infiltraciones Y Renovacin De AireCada vez que la cmara se abre el aire exterior penetra en la zona de refrigeracin. La temperatura y humedad relativa de este aire clido deben ser integradas en las condiciones interiores, con el subsiguiente incremento de la carga. Es difcil determinar ste con cierto grado de exactitud.La cantidad de veces que se abre una cmara depende ms de su volumen, que del nmero de puertas que tenga.Las Tablas de Renovaciones, indican el nmero de cambios de aire (renovaciones) en 24 horas, para distintos volmenes de cmaras, basados en experiencias prcticas.El calor a extraer del aire exterior, para adaptarlo a las condiciones interiores de la cmara, se obtiene del diagrama psicromtrico, teniendo en cuenta las condiciones de entrada del aire y del mismo dentro de la cmara.La Tabla de Renovaciones no debe usarse cuando se prevea una ventilacin con aire exterior. La carga de ventilacin, en estas condiciones, reemplazar la relativa a la apertura, de las puertas, si es mayor que sta. Los m3/s. de aire de ventilacin deben ser utilizados, segn las Tablas, para obtener la carga de calor debida a sta circunstancia.Para reducir las infiltraciones a travs de las puertas, pueden utilizarse varios sistemas, entre los que se encuentran, las cortinas de aire o bandas elsticas, las antecmaras y las puertas automticas.Las reducciones conseguidas en el volumen de aire introducido en la cmara pueden variar, en funcin de la aplicacin y mtodo de tratamiento de la puerta que se utilice. La reduccin en el caudal de aire puede ser obtenida a travs del fabricante de las puertas y/o por la experiencia prctica.

Q3: Calor Aportado Por Los OcupantesLas personas desprenden calor en distintas proporciones, dependiendo de la temperatura, tipo de trabajo, vestido, corpulencia, etc. dado el grado de aleatoriedad de esta variable suele tomarse como calor desprendido por persona.Cuando el ocupante penetre en la cmara por cortos espacios de tiempo, arrastrar consigo grandes cantidades de calor, muy por encima de las indicadas en las Tablas. Por ello, stas deben se aumentadas cautelarmente si el trnsito de este tipo de cargas es importante.

Q4: Calor Diario Del ProductoLas fuentes primarias de carga de refrigeracin debidas al propio producto introducido y almacenado en la cmara son: Calor del producto para llevarlo a la temperatura del espacio refrigerado. Calor de respiracin generado por parte de los productos refrigerados y los ya almacenados.

Q5: Calor Aportado Por Motores De Ventiladores

Q6: Calor Aportado Por Iluminacin

QT: Calor Total A Retirar De La Cmara:

Capacidad Frigorfica De La Cmara: Q Evaporador. (Kw)

2.- Temperatura de Evaporacin y Condensacin.Para seleccionar la temperatura de evaporacin con que trabajan los intercambiadores de calor se considera la humedad relativa que se desea mantener en la cmara, ya que mientras menor es la diferencia de temperatura escogida mayor ser la humedad relativa y viceversa, esto es importante de considerar desde el punto de vista de desecacin del pescado o posterior prdida de peso del mismo.La expresin que determina la temperatura de evaporacin es:TE=TPDTDnde: TE: Temperatura de evaporacin; (C) TP: Temperatura del producto; (C) DT: Diferencia de temperatura; (C)La DT de diseo del evaporador requerida para una humedad relativa de 87% se obtuvo de la Figura, para evaporadores de conveccin forzada, se seleccion un valor de 5.5 (C).

Datos de diseo:TP = 0 (C)DT = 5.5 (C)Reemplazando los datos en la ecuacin, se obtiene:TE = 05.5TE = -5.5 (C)El medio condensante como se expuso ser el aire, para este medio se admite generalmente que la temperatura de condensacin est aproximadamente entre 12 (C) y 16 (C) por encima de la temperatura ambiente.TC 12 16(C)+TADnde:TC: Temperatura de condensacin; (C)TA: Temperatura ambiente; (C)Datos de diseo:TA = 32 (C)Reemplazando los datos en la ecuacin, se obtiene:TC =14+32=46 (C)3.- Eleccin del Refrigerante R-134aR-134a es un refrigerante alternativo al R-12 para el reacondicionamiento con partes nuevas de la instalacin o para instalaciones nuevas. Es muy utilizado en el aire acondicionado de los automviles y en refrigeradores domsticos. Tambin se utiliza mucho en chillers del sector industrial y comercial adems del transporte frigorfico en temperaturas positivas.

Caractersticas El gas refrigerante R-134a es un HFC que sustituye al R-12 en instalaciones nuevas. Como todos los refrigerantes HFC no daa la capa de ozono. Tiene una gran estabilidad trmica y qumica, una baja toxicidad y no es inflamable, adems de tener una excelente compatibilidad con la mayora de los materiales. Toxicidad y almacenamiento: R-134a es una sustancia con muy poca toxicidad. El ndice por inhalacin LCL0 de 4 horas en ratas es inferior a 500.000 ppm y el NOEL en relacin a problemas cardacos es aproximadamente 75.000 ppm. En exposiciones durante 104 semanas a una concentracin de 10.000 ppm no se ha observado efecto alguno. Los envases de R-134a deben ser almacenados en lugares frescos y ventilados lejos de focos de calor. Los vapores de R-134a son ms pesados que el aire y suelen acumularse cerca del suelo.Propiedades fsicas:

4.- Anlisis Termodinmico del Ciclo Real de Refrigeracin.El rendimiento isoentropico i que representa la influencia del compresor en la eficacia realmente conseguida por el refrigerante se puede determinar por la siguiente ecuacin:i = v mDnde: i: Rendimiento isoentropico v: Rendimiento volumtrico m: Rendimiento mecnicoDatos de diseo:v = 0.74m = 0.9Reemplazando los datos en la ecuacin se obtiene:i = 0.74 0.9i= 0.67Para el anlisis termodinmico del ciclo real de compresin se utilizar como plataforma de trabajo el programa de refrigeracin CoolPack. Este programa permite determinar los parmetros ms importantes como la potencia requerida por el compresor, el flujo msico del refrigerante, desplazamiento volumtrico real del vapor refrigerante, y dimetros de tuberas requerida. Se utilizar un intercambiador de calor entre la lnea de lquido y la de succin, para lograr un adecuado subenfriamiento. El tipo de compresor que se emplear para el anlisis corresponde a un semi-hermtico.Datos de entrada: Potencia frigorfica: 5 (KW) Refrigerante: R-143a Temperatura de evaporacin TE: -5.5 (C) Temperatura de condensacin TC: 46 (C) Temperatura de recalentamiento succin TSH: 5 (C)=2 K Temperatura de sub enfriamiento lquido TSC: 3 (C)=1.2 K Prdida de presin en la lnea de succin PSL: 1 (C)=0.4 K Prdida de presin en la lnea de descarga PDL: 1 (C)=0.4 K Rendimiento isontrpico i: 0.67 Rendimiento trmico del intercambiador de calorT: 0.5

Resultados obtenidos:

Resultados: Flujo msico de refrigerante :0.03255 Potencia consumida por el compresor W:1.88 (KW) Potencia consumida por el condensador QC:6.724 (KW) Desplazamiento volumtrico del compresor:11.28 Coeficiente de rendimientoCOP:2.6605.- Seleccin De Equipos Para Sistema De Refrigeracin5.1Seleccin de los Equipos.Una adecuada seleccin de los equipos es tan importante como haber efectuado un correcto anlisis termodinmico del sistema, en la seleccin de los equipos no slo se considera el costo de los mismos sino adems los periodos de mantencin, servicio tcnico adecuado, espacio disponible en la cmara y la disponibilidad de los proveedores.La seleccin de los equipos se basar en los resultados obtenidos por el programa de refrigeracin CoolPack para el ciclo real de compresin mecnica, dicha seleccin se podra realizar por medio de catlogos de los diferentes fabricantes de equipos frigorficos de reconocido prestigio, siguiendo las recomendaciones que en ellas se indican. Pero se utilizarn los programas de seleccin que los fabricantes ponen a disposicin de los usuarios, de modo que facilita dicha seleccin. La secuencia seguida, en cuanto a la eleccin de los equipos es la siguiente: Evaporador Compresor Condensador Unidad condensador5.2.-Seleccin del Evaporador.Dentro de las distintas clases de evaporadores que existen en nuestro medio, para el diseo de la cmara se utilizarn evaporadores enfriadores de aire con circulacin forzada y constituida por tubos aletados, el sistema de alimentacin ser de expansin seca.Estos evaporadores entregan un resultado satisfactorio, cubriendo con las necesidades requeridas por el sistema de refrigeracin, las caractersticas ms importantes que se presentan son: Forma compacta y reducida. Facilidad de instalacin. Obtencin de un buen grado de uniformidad de temperatura debido a la buena difusividad del aire. Regulacin del grado de humedad relativa. Fcil mantencin.El tipo de evaporador escogido de cubico, se utilizar el programa FrimetalKSelect para la seleccin de evaporadores empresa FRIMETAL, los datos de entrada para el programa se detallan a continuacin.Datos de entrada: Tipo: cubico Temperatura de evaporacin: -5.5 (C) Temperatura de la cmara: 0 (C) Refrigerante: R-143a Capacidad: 5 (KW)

Con los datos de temperatura evaporacin y de la cmara el programa entrega una humedad relativa de 87 %.Resultados obtenidos:

De las distintas series de evaporadores tipo cubico el programa otorga alternativas de seleccin, se elegir el Modelo ECM-390, ya que entrega una capacidad de aplicacin de 5.239 KW, cumpliendo con la capacidad frigorfica necesaria para el sistema de refrigeracin. El evaporador ir alojado en el interior de la cmara en el nivel superior distante de la pared para generar una correcta y homognea succin del aire, el anclaje del evaporador debido a su peso y para no generar esfuerzos sobre las planchas de recubrimiento tendr una estructura metlica de apoyo.

Para la colocacin del evaporador se debern seguir las siguientes instrucciones: La dispersin del aire debe cubrir la cmara completamente. Nunca colocar los evaporadores sobre lugares de acceso. La ubicacin relativa a la unidad condensadora deber ser para mnimos recorridos de tubera. Ubicar la lnea de drenado de los condensados para mnimos recorridos de tubera, teniendo una pendiente mnima de 10 (cm) por 30.5 (cm) para asegurar un correcto drenado. La tubera de drenado tendr una trampa, terminando en un drenaje abierto, esta trampa deber ser ubicado en un ambiente clido.5.3.- Seleccin Compresor.El compresor requerido ser semi-hermtico, de pistones y simple etapa, la seleccin del compresor se realizar utilizando el programa de seleccin BITZER.Datos de entrada: Refrigerante: R-143a Potencia Frigorfica: 5 (KW) Temperatura de evaporacin: -5.5 (C) Temperatura de condensacin: 46 (C) Temperatura de lquido: 30.5 (C) Temperatura gas aspirado: 20.9 (C) Alimentacin elctrica: 60 (Hz), estndar

Resultado obtenido:

El modelo compresor alternativo semi-hermtico seleccionado es el 2EC-2.2Y-40S, ya que presenta un mayor coeficiente de operacin COP, para las mismas condiciones de trabajo. 5.4.- Seleccin del Condensador.Al igual que el evaporador, es un intercambiador de calor donde se rechaza el calor al medio condensante que por motivos de factibilidad ste ser por medio de aire. El calor necesario de disipar por un condensador, corresponde al calor captado al interior de la cmara ms el calor que se genera producto de las fricciones en el sistema de compresin. Los factores que intervienen en la seleccin de un condensador son: Capacidad del evaporador Tipo de refrigerante a utilizar Capacidad y tipo de compresor Determinacin de un T de condensacin.Seleccin de la Unidad Condensadora.Para la seleccin de la unidad condensadora se tendr que considerar que el tipo de compresor ser semi-hermtico, de pistones y simple etapa, el medio condensante a utilizar es el enfriado por aire. Para la seleccin de la unidad condensadora se utiliz el programa de seleccin BITZER.Datos de entrada:Serie: EstndarRefrigerante: R-143aTipo de compresor: Compresor soloPotencia frigorfica: 5 (KW)Temperatura de evaporacin: -5.5 (C)Temperatura ambiente: 32 (C)Temperatura del gas aspirado: 20.9 (C)Alimentacin: 60 (Hz), estndar

Resultados obtenidos:

La seleccin del modelo de unidad condensadora BITZER LH44/2EES-2Y-40S, se bas fundamentalmente en la potencia frigorfica.Despus de seleccionar los principales equipos para la cmara de refrigeracin se opta, por la unidad condensadora BITZER LH44/2EES-2Y-40S, ya que al encontrarse montado, sobre una misma base el condensador (aire), compresor (alternativo-semihermtico), automatismos (filtros, vlvulas, tubera de succin, visores, etc.), facilita la instalacin de los diversos componentes que requiere el circuito de refrigeracin.Al reducir las distancias entre los distintos elementos que componen el sistema de refrigeracin, se reducen las prdidas de carga que se podran originar en las tuberas de lquido y succin.La unidad condensadora estar ubicada fuera de la cmara frigorifica, permitiendo que el aire circule libremente y no sea recirculado.5.-5 Seleccin del Dispositivo de Expansin.Definido el sistema de refrigeracin de una etapa con un sistema de expansin directa, se emplear una vlvula de expansin termosttica. Este dispositivo est destinado a reducir la presin de alta hasta la de trabajo del evaporador, alimentar al evaporador con el refrigerante necesario, previene que el refrigerante retorne al compresor, este dispositivo se instalar en la lnea de lquido a la entrada del evaporador. El bulbo de la vlvula de expansin termosttica no se instalar despus del intercambiador de calor, ya que dar seales falsas al dispositivo de expansin termosttico.Para la seleccin de la vlvula de expansin termosttico se utilizar el programa coolselector de la empresa Danffos. La entrada de datos y resultados son:RefrigeranteR134A

Capacidad de refrigeracin5 kW

Temperatura-5.49 C

Presin abs.2.389 bar

Temperatura46 C

Presin abs.11.90 bar

Subenfriamiento4 K

REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADOPgina 2