Diseño de Una Camara Frigorifica Para La Conserva de Hortalizas y Frutas

8/18/2019 Diseño de Una Camara Frigorifica Para La Conserva de Hortalizas y Frutas

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DISEÑO DE UNA CAMARA FRIGORIFICA PARA LA CONSERVA DE HORTALIZAS Y FRUTAS

1.ANÁLISIS DEL PROBLEMA.

Cálculo y diseño de una cámara de conservación para productos perecederos en untiempo aproximado de 7 días cuya temperatura de conservación real oscila entre los 2 y 5 ºC ò

bien entre 35. y !"º#.

1.1. CONDICIONES DE DISEÑO.

$a cámara %ri&orí%ica calculada en este proyecto estará locali'ada en el municipio deCalana de la provincia de (acna. )or lo cual los datos necesarios para el diseño de esta cámaraestán re%eridos a las condiciones climatoló&icas de este lu&ar* estos datos se citaran acontinuación.

1.2. LOCALIZACIÓN DEL LUGAR.

+l pueblo de C,$,-,* capital del distrito del mismo nombre* está situado a 5/ m.s.n.m. 0u clima estemplado* seco y estable1 el pueblo está rodeado de una campiña pintoresca1 ay abundancia de árbolesy variadas ortali'as.

0u temperatura presenta un promedio istórico de "7* ºC con una máxima promedio de2!* ºC en #ebrero y una ínima promedio de "3* ºC en 4ulio.

$a umedad relativa indica un promedio istórico de 75* presentando una máxima

promedio de en 4ulio y una mínima promedio de !*2 en #ebrero.

)resenta una evaporación promedio istórico de 6!*5 mm* producindose la máxima

promedio de "2!*7 mm en los meses de 8iciembre y +nero y la mínima promedio de 32

mm en los meses de 4unio y ,&osto.


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$a precipitación en C,$,-, no tiene valor a&rícola* no siendo si&ni%icativa* se a

determinado una precipitación promedio istórica de 3*36 mm* siendo la máxima promedio de 25*"3 mm y la mínima promedio con /*/ mm.

1.3 CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO.

Como bien se sabe los productos perecederos son a9uellos 9ue se descomponen%ácilmente* como la lece* las carnes* los uevos y las verduras. +n nuestro caso la mayoría denuestros productos a conservar son verduras y %rutas las cuales re9uieren un trato especial tanto

por su delicade'a %ísica como por su temperatura de conservación* es por ello 9ue las tcnicas deconservación y almacena:e deben ser idóneas para cada producto ya 9ue a pesar de oscilar dentroun ran&o de temperatura de conservación similar al&unos de estos productos son mas delicados9ue otros.

1.4 DISEÑO CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO Y CONSERVACIÓN.

0e considerará en el diseño 9ue el producto entra a la cámara a temperatura ambientedel lu&ar* y como es para conservación la temperatura de diseño de almacenamiento setomara de 32

º#.

+l producto a conservar es en su mayoría %rutas y le&umbres* se considera 9ue la cámara

de conservación deberá %luctuar entre una temperatura de 2 a 5 ºC ò 35. a !"º# 9ue es el ran&o


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de temperatura real de conservación en la 9ue se encuentran la mayoría de los productos* sinembar&o se tomara / ºC ò 32 º# como temperatura de diseño.

$a %orma de almacena:e de las %rutas y le&umbres tendrán una %orma especial* estas seráncolocadas ya sea en ca:as y costales o envueltas en un empa9ue de plástico y se colocaran en

ana9ueles dentro de la cámara.

(ambin se ace notar 9ue las aperturas de la cámara son abiertas en %orma constante* sinlle&ar a permanecer abiertas durante el tiempo de servicio del restaurante.

2. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.

)ara la construcción del cuarto %rió se emplearán tanto materiales comunes comoespeciales 9ue contribuyan de %orma e%iciente y se&ura a la conservación de los productosmencionados anteriormente en base a sus propiedades trmicas* 9uímicas y mecánicas.

2.1 PANEL DE POLIURETANO EPANDIDO.

$a aplicación in;situ de espuma de poliuretano como aislamiento de cámaras re%ri&eradasconstruidas de mampostería o de estructura metálica* reduce los espesores de aislamientonecesarios posibilitando un mayor aprovecamiento de los espacios y con los

malos tratos 9ue por lo &eneral reciben estos lu&ares de almacenamiento. $a rapide' deaplicación y posibilidad de reparación* re%ormas o ampliación* la convierten en el material ideal*9ue se adecua a todas las necesidades re9ueridas.

$a cámara de re%ri&eración estará %ormada casi en su totalidad por paneles de estematerial con cobertura metálica* excepto el piso el cual llevara loseta as%áltica de la 9ue seablara mas adelante* es por ello 9ue es importante conocer las propiedades más importantes deeste material las cuales se mencionan a continuación?

8ensidad? !5;/ @&AmB

#uer'a de compresión? 2// -Amm

Conductividad trmica? /*/2" DAmEF ò bien /."7 Gtu;pl&.A%t 2 ;º#;r. Coe%iciente de %ricción? HI/*/"35 (. de traba:o? ;5/ a / ºC Jumedad? / a "//

)resión dentro del conducto? ;2/// a K2///

+nsayo con norma 8L-!"/2? di%ícilmente in%lamable

É TR CCTRI


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Fig.2.1 Panel de poliuretano especial para cámaras frigoríficas.


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2.2 LADRILLO.

Mn ladrillo es una pie'a cerámica* &eneralmente ortodrica* obtenida por moldeo*secado y cocción a altas temperaturas de una pasta arcillosa* cuyas dimensiones suelen rondar

2! x ""*5 x cm. 0e emplea en albañilería para la e:ecución de %ábricas de ladrillo* ya seanmuros* tabi9ues* tabicones* etc. 0e estima 9ue los primeros ladrillos %ueron creados alrededor del ./// a.C.

Geometría.

Fig.2.2 Caras principales de un ladrillo.

0u %orma es la de un prisma rectan&ular* en el 9ue sus di%erentes dimensiones recibenel nombre de soga* tizón y grueso* siendo la so&a su dimensión mayor. ,sí mismo* lasdi%erentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla* canto y testa =la tabla es la mayor>.

)or lo &eneral* la soga es del doble de lon&itud 9ue el tizón o* más exactamente*dos ti'ones más una :unta* lo 9ue permite combinarlos libremente. +l grueso* por el contrario*

puede no estar modulado.

2.3 APARE!OS

,pare:o es la ley de traba o disposición de los ladrillos en un muro* estipulando desde las dimensiones del muro asta los encuentros y los en:ar:es* de manera 9ue el muro suba de %orma omo&nea en toda la altura del edi%icio.

.

,pare:o a so&as. Aparejo a sogas? $os costados del muro se %orman por las so&asdel ladrillo* tiene un espesor de medio pie =el ti'ón> y es muyutili'ado para %acadas de ladrillo cara vista.


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+l cuarto %rió contara con el tipo de "#"$%&' " (')"( ya 9ue este tipo de arre&lo es mas

se&uro para absorber car&as 9ue en este caso es el de la lo'a del teco y da una me:or protección ala cámara.

+l coe%iciente de conductividad trmica del ladrillo oscila alrededor de los 5 N Gtu; pl&.A%t

2;º#;ra.

2.4 CONCRETO

+l concreto es un material durable y resistente pero* dado 9ue se traba:a en su %orma

lí9uida* prácticamente puede ad9uirir cual9uier %orma. +sta combinación de características es lara'ón principal por la 9ue es un material de construcción tan popular para exteriores.

Propiedades trmicas!

+l comportamiento del concreto sometido a cambios de temperatura* resulta notablementein%luido por las propiedades trmicas de los a&re&ados1 sin embar&o* como estas propiedades noconstituyen normalmente una base para la selección de los a&re&ados* lo procedente es veri%icar las propiedades trmicas 9ue mani%iesta el concreto* para tomarlas en cuenta al diseñar a9uellasestructuras en 9ue su in%luencia es importante. +ntre las propiedades trmicas del concreto* la 9ue

interesa con mayor %recuencia para todo tipo de estructuras su:etas a cambios si&ni%icativos detemperatura* es el coe%iciente de expansión trmica lineal* 9ue se de%ine como el cambio dedimensión por unidad de lon&itud* 9ue ocurre por cada &rado de variación en la temperatura*

2.* LOSETA ASFALTICA.

0e %abrican con as%alto y sus derivados* resinas* %ibras e in&redientes minerales. $a me'cla sedebe %undir* laminar a presión y cortar en los tamaños especi%icados* debindose obtener un

producto %lexible.0e %abrican en tamaños de 2/ O 2/ y de 3/ O 3/ cm.


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3. BALANCE T+RMICO ,MEMORIA DE CÁLCULO-.

3.1 GANANCIA DE CALOR A TRAV+S DE PAREDES.

DATOS DEL LUGAR. DATOS DELA

CAMARA.

VISTA PREVIA DE LA CÁMARA.

" #$terior = 32º C = 6º F %&er tabla ane$o 11'

" (nterior = /º C = 32º F

&el .)iento = 26 *m +r = " milla s

+r

&el .)iento = 3 millas +r ,ato de dise-o

Cuautitlan posee un viento moderado para

conocer su velocidad nos basamos en la

tabla anexo 6 con respecto a la escala de

,ncoI ".65 m.

$ar&oI 3."5m.

,lto I 2."/ m.

$os datos anteriores pertenecen

solo a las dimensiones interiores

de la cámara sin tomar en

cuenta los espesores del

)ara la &anancia de calor a travs de paredes la cámara será anali'ada por cada parte 9uela inte&ra1 muros o paredes* piso* teco y puerta esto debido a 9ue cada una de estas partes esta%abricada de di%erente material.

, continuación procederemos a reali'ar la memoria de cálculo.

A- GANANCIA DE CALOR A TRAV+S DE LAS PAREDES MUROS.

MATERIAL ESPESOR,E- EN PULGADAS

CONDUCTIVID AD T+RMICA

,/- EN

."/ − pu l&

f " 0 2 0 "

f 2

$adrillo com


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e Poliure tan o

=

(32 − /) = .! cm = 2.5 p l&. ≅ 2 p l&.Como medida comercial para camaras de conser)aci3n.

5

.

E8 %$67' #'$ ?=$'( %(" 7"7' #'$ %8 (6)=6%5% ?'7%8' ?"%?;6=.67 ft >

]− A puerta

A = 7".2/22 ft 2 − 26./2" ft 2 = !2."!/" ft 2

A = ="/.33! ft >=.67 ft > = 7".2/22 ft 2

2

A" Pared frontal

A Puerta

A3 = b$+ = =.367 ft >=.67 ft > = !!./775 ft A! = A3

A3 Paredderec+a

A Piso

A5 = b$+ = ="/.33! ft >=.367 ft > = ."" ft A = A5

Fig. 2.16 7reas de la cámara

C;86


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f " = 2." + /.5 ν)ara la película de aire interior?

f 2 = ". + /.3 ν


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)elícula de aire exterior?

f " = 2." + =/.5 $"> = ""."millas +r

)elícula de aire interior.

f 2 = ". + =/.3 $3> = 2.5 millas +r

)or lo tanto el coe%iciente de conductividad trmica &lobal de la pared será?

/ ="

"

+

+

2

+

"

""." 5 /."7 2.5

/ ="

"3.!5!7

/ = /./7!32 "/

+r − º F − ft 2

C;8 + =7".2/22> + =!!./775 $ 2>] =/./7!32> =57>

4muros

= 53.56/6

."/ +r = 2"5."/5 *cal +r

.

B- GANANCIA DE CALOR A TRAV+S DEL PISO.


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Fig. 2.18 ateriales del piso

MATERIAL ESPESOR ,E- EN PULGADA S


,/- EN ."/ − pu l& 2

f 2e2

0 2Concreto 4 1$oseta .10 0.*


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$a &anancia de calor a travs del piso es calculado con el mismo modelo matemático 9ueen la de las paredes a excepción 9ue en esta parte solo anali'aremos la área correspondiente al

piso.

4 Piso = A / ∆"

E8 ;$%" 7%8 #6(' " 8" =

3.2 illas+r

/ ="

!+

/."6+

""2

/ ="

/.7/7

.5/ 3.2

/ =".!76" "/ +r − º F − ft

C;8


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0ustituyendo valores?

" subsuelo =6

+ 322

= /.5 º F

E5'5


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+"

f " 0 " 0 2 f 2


15/48

/ ="

"+

2+

5 . 5+

"""." /."7 "2 2.5

/ = ""2.7"3"

/ = /./75 ."/

+r − º F − ft2

C;8 =/./75> =57>

4"ec+o

= 26.!/!/ ."/+r

= 7!.6! *cal +r

D- GANANCIA DE CALOR A TRAV+S DE LA PUERTA.

Área de la puerta.

Fig. 2.1: ateriales de la puerta.

A puerta = b$+ = =!.62"2 ft >=5.6/55 ft >

A puerta = 26./2" ft2

MATERIAL ESPESOR,E- EN PULGADAS


,/- EN ."/ − pu l& 2

e" e2 e3

f " 0 " 0 2 0 3 f 2

)laca de acero rolada

.4 3*

)oliuretano 2 .1


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C;86=/./"56>=57>

4 Puerta

= "35."57/ ."/+r

= 3!./ *cal +r

E- GANANCIA DE CALOR TOTAL A TRAV+S DE PAREDES.

4"otal = ".!//6 + 277."/22 + 266.3/5 + "3.!6

4 = !/72.25!" "/

+r

2


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= "/2.2/ *cal +r


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3.2 GANANCIA DE CALOR GENERADO POR PRODUCTO.

+ste punto se de%ine como el calor 9ue pierde el producto y &ana el espacio por lo tanto a este parámetro se le denomina calor &enerado por producto.

)ara calcular la cantidad de calor &anado por producto emplearemos al si&uiente %ormula?

8onde?

D I )eso del producto en =$bAr>Cp I Calor especi%ico en =$bAr> (2 I (emperatura exterior =R#>(" I (emperatura de almacenamiento =R #>

Sbservando el dia&rama de cómo se extrae el calor de los cuerpos =ver %i&ura 2."6> se muestra 9ue se tienen 9ue extraer 2 calores?

T0 I Calor 0ensible =,rriba del punto de con&elación>. T$ I Calor $atente.

+s importante observar 9ue no lle&amos por deba:o de los 32º# ya 9ue la mayoría de los productos a conservar poseen una temperatura de conservación de aproximadamente 35.º#.

,CS(,CLS-+0.

(emperatura real deconservación de los

productos.

(emperatura dediseño.

T producto I D x Cp x =(2 N (">


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+xisten productos de tipo climatricos* 9ue por su naturale'a se comportan como un ser vivo* &enerando un Ucalor de respiraciónV a =Cp> =" 2 − " " >

8atos de la lista de productos

; " I "*75.57 $b.

Cp I /.67%9 por ser el Cp mas critico de los productos'

(2 I 6 R# (" I 32 R#

Calculo?;T sensible I ="*75.57 A X2/ r> =/.67> =32;6> I ;!*63.2/ G(MAr I ;"2!3.622!FcalAr.

=X>


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Calor de respiración a la temperatura de almacenamiento de 2 ; 5R C.

+ste parámetro se calculara con el si&uiente modelo matemático?

T respiración I D x C

8onde?

; " I )eso total del producto en (oneladas

C I Calor de respiración a cierta temperatura.

; " I "*75.57 $b. I /6.6 F&. I /./6 (on.

+ste calor de evolución o respiración más crítico de almacenamiento es el del a&uacate?

T respiración del a&uacate I "3*2// ; 36*7// G(M A 2!r;(on %&er tabla ane$o =.12'

T respiración I =/./6> =36*7//>I 32""7.3 A 2! I "*33.22/ G(MAr I 337.23" FcalAr;

G"5"5


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3.3 GANANCIA DE CALOR POR CONCEPTO DE INFILTRACIÓN.

)ara poder calcular la cantidad de calor 9ue se &ana por concepto de in%iltración para elespacio 9ue se desea en%riar es necesario conocer las si&uientes características a las 9ue seencuentra el espacio.

C,(C(#< #D"#B(B#

$u&ar de instalación? Cuautitlan +do. 8e x. (emperatura de Gulbo seco? 6 º# (emperaturade bulbo

,lto? 2."/ m.I .67 ft

,nco? 3."5 m.I "/.33! ft.#ondo? ".65 m*I .367 ft

C;8=3."5>=".65> I "2.6625 m3

I !55.53 %t3

C;868$"7' " 8"


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= !55.53(2 )(2) = "/ 2.6/3 ft 32! +


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C;8


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f t .+r

Mtili'ando la carta psicometrica de ba:as temperaturas y con las condiciones interiores del espacio encontrar ".(" @ ) (" . %&er tabla psicrometrica de baja temperatura ane$o 1'

& (" H "2.!5 %t3

".(" H11.E6 "/lb.


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I Por con)ención se ocupa 1 ;att+r por cada pie2 de área a iluminar.

8onde? ,I Prea del teco. A"ec+o

= (3."5m)(".65m) = ."!25m2

Z sabiendo 9ue "m2

I "/.7 %t2

entonces.

"/.736" ft A = ."!25m 2 = .""73 ft 2

"m 2

;att

"

o . de

( 2


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Jatts = (

.

""73 ft2

)

+r

" ft 2 = .""73

Jat t

A +r .

Como "DattAr I 3.!"5 G(MAr. (enemos?


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3.!"5 ."/

4 Alumbrado

= (.""73 Jatt A +r)

";att +r

= 225 ru +r = 5 .7 *cal +r

"enemos 88 Jatts entonces podemos usar 2 lámparas de E Jatts cada una? 5ue seria suficiente @a 5ue el espacio de la cámara es pe5ue-o.

B- GANANCIA DE CALOR GENEREDA POR MOTORES EL+CTRICOS.

Considerando al motor instalado en el evaporador como el =Calor disipado por el motor>

+l motor del ventilador es de [ de J).

8atos?

[ J). Calor disipado I !25/ \G(MAJ);r]%,ato obtenido de tabla ane$o E considerando el motor @ el )entilador dentro del espacio'.

Calculo.

4 = /.25/ P !25/

" / = "/2.

5

= 27.75

P − +r

tu+r

*cal +r

2.11.5 GANANCIA DE CALOR GENERADA POR PERSONAS .

+cuación.T I =-o. 8e personas> =Calor disipado por personas>

Considerando 9ue se encuentran traba:ando 2 personas dentro de la cámara con traba:o li&ero.

Calor disipado por personas I 75/ G(MAr. =Yer tabla anexo sobre el calor disipado por personas>

4 = (2) 75/ "/ = "*5//

tu +r = 370cal +r

+r

2.11.0 GANANCIA DE CALOR POR EFECTO SOLAR.

+


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$a car&a trmica por concepto de e%ecto solar era despreciada ya 9ue la cámara seencuentra dentro del restaurante y por lo cual no esta expuesta directamente a los rayos del sol

por lo cual tenemos 9ue?

T +%ecto solar I /


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2.11. CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL DEL SISTEMA.

GAAC(A ,# CAKB PB PAB#,#


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4. REFRIGERANTES .

D%>656$6)%$"5%.

+n &eneral. Mn re%ri&erante es cual9uier cuerpo o sustancia 9ue act nos muestra una lista de %luidos cuyas

propiedades pueden ser adecuadas para usárseles como re%ri&erantes. 0in embar&o* solo unos pocos de los más deseados son realmente empleados como tales. ,l&unos 9ue se usaron bastanteen años anteriores* an sido eliminados a medidas 9ue se an desarrollado %luidos másapropiados* otros contin* en lamisma se muestran propiedades* características y además precios de los mismos para dar una ideamás clara del por 9ue de la selección de uno u otro.


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Fre! A"#!$a%#)unto de ebullición a " ,tm=º#> ;!".! "3.35Concentración de calor de vapor saturado a 5º# enel

"/5.5 "3.6

Contenido de calor de li9uido a º# en elcondensador

3.2 "33.6

+%ecto re%ri&erante =GtuAlb.> 6.2 !7!.!5We%ri&erante recirculado =lb.Amin>. 2.7 /.!2"5Yolumen de lí9uido a º# =pie

3Alb.>. /./"3 /./26

$í9uido recirculado =pl&3Amin>. 7.67 "6.

Yolumen de vapor a 5 º# =pie3Alb.>. ".2! ."5/

We%ri&erante por pie

3

de despla'amiento delcompresor 55./ 5.2/

8espla'amiento del compresor =pie3Amin>. 3.56 3.!3

Fre! A"#!$a%##lamable(oxico.Contaminante. ,lto Ga:o)recio =^AF&.>. uco )ocoiscible con aceite. )oca uca,bundancia en el mercado. _rande )e9ueña)robabilidad de %u&a. )e9ueña _rande+structura molecular. )e9ueña _rande

"abla E.6 Comparación de propiedades entre el freón @ en amoniaco.

We%ri&erante W;"2 W;22 ,moniac ,&u#ormula 9uímica CCl2# CJCl -J3 J2S)eso molecular "2/.6 .5 "7./ "./(emp. de ebullición =ºC> a " atmos%era de presión. ;2./ ;!/. ;33.3 "//)resión del evaporador a N"5ºC =F&.Acm

2> /.3 ".66 ".3 752

)resión de condensación a 3/ºC =F&.Acm2> .55 "".2 "/. 73".

(emperatura critica =ºC> ""2.2 6." "33./ 37!.)resión critica =F&.Acm

2> !".67 5/.3 ""." 22.

(emperatura de descar&a del compresor =ºC> 3.3 55./Welación de compresión =3/ºCA;"5ºC> !./ !./ !.6! .65Yolumen especi%ico de vapor saturado a N"5 ºC =lAF&.>. 6"." 7./ 5/6 "52*5Calor latente de evaporación a N"5 ºC =FcalAF&.>. 37.6 52./ 3"3.+%ecto neto de re%ri&eración de li9uido* 3/ ºCA"5 ºC 27. 35./ 23.5 5/Calor especi%ico del li9uido a 3/ºC /.2! /.3! "."/ "Calor especi%ico del vapor a la presión constante de " atm. y3/ºC

/."5 /."5 /.52 /.

Coe%iciente de comportamiento. !.7/ !. !.7 !."/

C.) Aton. de re%ri&eración> ".//2 "./"" /.66 /.2


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We%ri&erante circulado A ton. We%ri&eración =F&.Amin.> ".2 ".3" /."6 /./$i9uido circulado A ton. We%ri&eración =ltAmin.> ".!/ "."" /.32 /./

8espla'amiento de compresor A ton. We%ri&eración =ltAmin> "5 "/2 /.67 "3*!7(oxicidad =&rupo -o. MnderQriter`s $aboratories> 5 od. -o.#lamabilidad y explosividad -in&u -in&u 0i -o(ipo de compresor adecuado Wecip. Centri

"abla E.8 )ropiedades de los re%ri&erantes W;"2* W;22* ,moniaco y ,&ua.

!.3 SELECCIÓN FINAL DEL REFRIGERANTE A UTILIZAR.

Mna ve' eco el estudio de los puntos )rincipales de los re%ri&erantes más utili'ados enla actualidad desde un punto de vista residencial asta el nivel industrial* nos es más %ácilidenti%icar y ele&ir el re%ri&erante 9ue satis%a&a las condiciones de traba:o de nuestro sistema dere%ri&eración.

Con%orme a la capacidad obtenida en el balance trmico* el tipo de producto a conservar*la aplicación de la cámara* 9ue en nuestro caso es para UconservaciónV* así como las propiedadesmas especi%icas del %luido de traba:o podemos a%irmar 9ue el re%ri&erante &R'22( es el masindicado para nuestro sistema de re%ri&eración ya 9ue cumple con los re9uisitos mas necesarios

para 9ue nuestro sistema %uncione e%icientemente.

Wecordemos tambin 9ue el re%ri&erante 22 al i&ual 9ue el "2* no es tóxico y necesita una pe9ueña potencia por tonelada. Compite con el amoniaco en sistemas industriales de ba:atemperatura en a9uellos casos en 9ue la toxicidad del amoniaco a de tenerse en cuenta.

(ambin el cabe señalar 9ue el W;22 esta normali'ado como re%ri&erante de ba:a ymediana capacidad para sistemas de aire acondicionado y re%ri&eración.

Mna ve' determinado nuestro %luido de traba:o podemos llevar acabo el cálculo de los parámetros de un sistema de re%ri&eración 9ue posteriormente nos ayudarán con %orme a los datosobtenidos a la selección de los e9uipos necesarios para el sistema.

!.! ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE TRABA!O DEL SISTEMA.

Como ya 9uedo establecido el re%ri&erante a utili'ar en nuestro sistema de re%ri&eración para una cámara de conservación será el W;22 o conocido tambin como JC#C=Jidrocloro%lurocarburo>* es un re%ri&erante con potencial de a&otamiento de la capa de o'onomenor a /." ya 9ue contiene mas de " átomo de idro&eno lo 9ue lo ace menos estable y le

permite descomponerse mas rápidamente en la atmós%era ba:a antes de alcan'ar la estratos%era.


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D"'( 7%8 (6(%?"

(emperatura re9uerida 32 º# =/ºC>. Capacidad del sistema ".25 (W. Condensador en%riado por aire.Condiciones atmos%ricas exteriores (G0I 6 º#.I32RC

Con las condiciones antes mencionadas procederemos a calcular las condiciones de traba:ode nuestro sistema 9ue son la temperatura de succión del evaporador y la temperatura de descar&a

para poder tra'ar en nuestro dia&rama de ollier del W;22* el ciclo de re%ri&eración.

4.4.1 TEMPERATURA DE SUCCIÓN DEL COMPRESOR.

+sta condición de traba:o se calcula por medio de una di%erencia de temperatura restandode a "/ º# a la temperatura re9uerida* esto se ace para 9ue aya una trans%erencia de calor y se

pueda conservar adecuadamente el producto.

"suc = "re5 − a "/º F

"suc = 32 − "/ = 22º F = −5.55°C

8onde?"suc = (emperatura 9ue obtiene el re%ri&erante al entrar en el compresor. =º#>

"re5 I (emperatura de diseño. =º#>;"/ º# I )arámetros de temperatura obtenidos por investi&adores en proyectos de re%ri&eración.

4.4.2 TEMPERATURA DE DESCARGA DEL COMPRESOR.

)ara esta condición de traba:o existen dos modelos matemáticos para su calculo cada unose di%erencia dependiendo de la clasi%icación del condensador 9ue se va utili'ar. $oscondensadores en%riados por aire son utili'ados en sistemas de ba:a capacidad* mientras 9ue loscondensadores en%riados por a&ua son en sistemas de &ran capacidad como por e:emplo lossistemas de dos etapas.

"desc = " .< Ambiente + "/ a "5º F

)ara condensadores en%riados por aire

"desc = " .

Ambiente

+ !/º F

)ara condensadores en%riados por a&ua


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+n nuestro caso se utili'ara un condensador en%riado por aire* estos tipos de condensadores son utili'ados en sistemas de ba:a y media capacidad.

"desc = " .ulbo *compresión=2>* condensación =3> y expansión =!>* así como cada una de sus propiedadestermodinámicas en cada proceso como los son entalpías* volumen especi%ico. +ncontrando cadauna de las propiedades termodinámicas del re%ri&erante procederemos a calcular los parámetros9ue sirven para un ciclo de re%ri&eración y así poder seleccionar adecuadamente la capacidad delos e9uipos del cual son los si&uientes.

Fig. E.1 ,iagrama de ollier se-alando las condiciones de trabajo.


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4.4.3 DIAGRAMA DEL CICLO DE REFRIGERACION.

Fig.E.2 diagrama de ollier BO22 correspondiente al ciclo de refrigeración del sistema.

ÉCTRICA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELUNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO


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Con%orme a los valores obtenidos en el establecimiento de las condiciones de traba:o y eltra'o del ciclo de re%ri&eración en el dia&rama de ollier del W;22* obtenemos de este lossi&uientes valores.

)M-( +-(,$) YS$M+- +0)+CL#LCS (+)+W,(MW )W+0L-" 3/ ."/

22R#

/ )0L

2 "/.3 ."/ Kb /.5 ft 3 Kb

3 "".3 ."/ Kb "/! R# "!/ )0L

! 3/ ."/ 7R

"abla E.: ,atos obtenidos del diagrama de ollier E.2 del BO22 para el caculo de los 1= parámetros.

8e acuerdo a los valores anteriores procederemos al cálculo de los "/ parámetros ycon%orme a los resultados 9ue se obten&an se podrá seleccionar de %orma correcta los e9uipos

para nuestro sistema de re%ri&eración.

4.* PARÁMETROS PARA UN CICLO DE REFRIGERACIÓN INDIRECTO.

• -iveles de presión? =alta y ba:a presión>.

• Welación de compresión. =WC>• +%ecto re%ri&erante. =+W>• #lu:o másico o &asto másico. (ω B )• )otencia del compresor. =)c*>

• Coe%iciente de Wendimiento. =CW>

• (emperatura de descar&a. =(desc>

• Yolumen despla'ado por el compresor. =Yd.>• Yelocidad de la ma9uina. =n>

•Cantidad de calos disipado por el condensador.=NT cond.>

1- N69%8%( 7% #$%(65.; +ste parámetros nos sirve para saber las condiciones de presión a las9ue va a traba:ar nuestro sistema ya sea en la 'ona de alta y ba:a presión* el valor seobtienen directamente del dia&rama de ollier del W;22 en este caso.

=-ivel de alta presión> AP1*+ PSI =-ivel de ba:a presión> ,P -+ PSI

=-ivel de alta presión) AP ./* *g cm

2

=-ivel de ba:a presión> ,P*.22 *g cm

2


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2- R%8"$6)%$"5% ,ER- es la capacidad 9ue tiene una libra masa de re%ri&erante =W;22> para absorber calor en condiciones especí%icas de presión y temperatura. +ste parámetro va

diri&ido al re%ri&erante* se calcula por medio de una variación de temperaturas y entalpías.

#B = ∆+ = +2− +

"= "/.3 − 3/ = 7.3 "/

lb

= ". FcalF&

. +2 = "/.3 "/ lb

8onde?

+ = 3/ "/ lb

#B I +%ecto re%ri&erante =G(MAlb>.

+2 Ientalpía a la salida del evaporador y entrada del compresor.+1I entalpía a la entrada del evaporador.

$os valores de 2 y "se toman directamente del dia&rama de ollier. %&er diagrama de ollier'.

4- F8=&' M;(6


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8onde?ϖ B I #lu:o masivo =lb. Amin.> o =lb.Ar.> o =F&Ar>"BH (onelada de re%ri&eración del sistema.

#B H +%ecto We%ri&erante. =G(MAlb.> o =FcalAF&>


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*- P'%5 o =CY>

*H +s un %actor de conversión =J)AG(MAmin.>

+compH Yariación de entalpías en el compresor =capacidad de compresión de la ma9uina.>

0- C'%>6.

- T%?#%$"=$" 7% 7%(


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&d =ϖ

B× ν


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8onde? ft

3

&dH Yolumen despla'ado por el compresor =min

>& scuHes valor tomado del dia&rama de ollier .Q) H 7.2 Wendimiento volumtrico en %unción de la relación de compresión y es un valor obtenido en base al catalo&o proporcionado por el %abricante del e9uipo.

- V%8'


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5. SELECCIÓN DE LOS EUIPOS DE REFRIGERACIÓN ,UNIDADCONDENSADORA Y EVAPORADOR O DIFUSOR.-

Mna ve' 9ue ya emos reali'ado la memoria de cálculo de los parámetros para nuestrosistema de re%ri&eración* podemos prose&uir a la selección de los e9uipos con%orme a los valoresarro:ados en los cálculos previos.

$os e9uipos 9ue usaremos serán de la marca GSJ-* empresa dedicada a la %abricación ycomerciali'ación de e9uipos de re%ri&eración para el sector comercial e industrial. Gasándonos ensus catálo&os de productos podremos ele&ir las unidades condensadoras y evaporadores 9uesatis%a&an las necesidades de nuestro sistema.

)ara la correcta selección de los e9uipos debemos tomar en cuenta los si&uientes puntos9ue nos proporciona el %abricante =GSJ-> para poder ele&ir el e9uipo mas apropiado.

+l primer dato 9ue se debe saber es la temperatura de evaporación 9ue necesitaras para poder mantener la temperatura del cuarto a =K2 ºC como e:emplo> y esta es normalmentede 5 a ºC por deba:o de la temperatura 9ue deseas mantener en tu cuarto =( evapI K2 ºC

N 5.55 I ;3.55 ºC>g.con este valor de temperatura de evaporación y la temperaturaambiente de diseño de la ciudad* debes de locali'ar el modelo de unidad condensadora9ue te proporcione la capacidad calorí%ica i&ual o mayor o dentro de un ran&o del KA; "/ de la capacidad calorí%ica 9ue calculaste. +sto es para no sobredimensionar o

subdimensionar los e9uipos. +n cuanto a los evaporadores* existen tres principales %amilias para cuartos %ríos y su

aplicación de cada uno de estos dependerá de las dimensiones del cuarto %rió yconsiderando obviamente el tiro de aire de cada uno de estas tres %amilias deevaporadores.

+vaporadores de ba:o per%il* modelos ,8( =desielo por aire>* $+( =desielo elctrico>*J_( =desielo &as caliente>* 9ue tienen un tiro de aire de entre a metros para alturas

promedio máximo de cuarto de 3 metros. +vaporadores de per%il medio* modelos G, =desielo por aire>* G+ =desielo

elctrico>* G_ =desielo &as caliente>* tienen un tiro de aire de entre 2/ metros paraalturas promedio de cuartos de 3 a 5.5 metros

+vaporadores de alto per%il* modelos GJ, =desielo por aire>* GJ+ =desielo elctrico>*GJ_ =desielo &as caliente> tienen un tiro de aire de entre 2" el mas pe9ueño y de 37metros el mas &rande y para alturas promedio de cuartos de 5 a "3 metros.

Mna ve' seleccionada la unidad condensadora y con la capacidad calorí%ica de esta :untocon las condiciones de temperatura de evaporación y ambiente* el se&undo paso esseleccionar el evaporador de i&ual %orma 9ue te proporcione entre KA; el "/ de lacapacidad calorí%ica de la unidad condensadora.


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Con los puntos ya señalados nos centramos en la selección de los e9uipos correspondientes.

*.1 SELECCIÓN DE LA UNIDAD CONDENSADORA.

Con%orme al dia&rama de ollier del W;22 correspondiente a nuestro ciclo de re%ri&eración tenemos 9ue?

" #)aporacion = 22 º F = − 5.55 º C

$a temperatura real a la 9ue deseamos mantener nuestro espacio es de aproximadamente 2a 5 ºC =35. a !"º#> para ello necesitamos 22 º# de temperatura evaporación. 0i&uiendo los datosdel %abricante nos dice 9ue la temperatura de evaporación para poder seleccionar la unidad

condensadora debe ser de 5 a ºC = !" a !2. º#> por deba:o de la temperatura a la 9ue deseamosmantener nuestro espacio. )or tanto tenemos 9ue?

" #)aporacion = 2 − 5.55 = − 3.55 º C = 25."º F

)or otra parte tenemos 9ue el calor eliminado por el condensador es de?

− 4cond = −"63."2 "/ +r = − !27!.7/2 *cal

+r .

Con%orme al catalo&o del %abricante podemos decir 9ue la unidad condensadora más apta para el sistema es una?

U!$dad %#!de!0ad#r er"t$%a S3per 4 G#ld. Para CFC'22 S4+2+1M2 con un compresor CR2*67 =Wendimiento N modelos de alta y media

temperatura>

Fig. E.E /nidad condensadora seleccionada. %Para mas especificaciones )er catalogo de fabricante enla parte de ane$os.'

Mnidad S4+2+1M2Capacidad **8*6%al9r.

18858.:+-,tu9r.

Compresor CR2*67 ;er"t$%#))ot. del compresor 2.+ P$ar&o =$> *.5 C".,nco =,> 5-.-C".,lto =J> *2.2 C".)eso de embar9uedel

+ 6


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*.2 SELECCIÓN DE LA UNIDAD EVAPORADORA O DIFUSOR.

Mna ve' seleccionado la unidad condensadora y con la capacidad calorí%ica de la unidadcondensadora a las condiciones de temperatura de evaporación y ambiente* prose&uimos con laselección de el evaporador. $a capacidad de esta unidad debe de estar entre KA; el "/ de lacapacidad calorí%ica de la unidad condensadora.

Con%orme al %abricante GSJ- nos señala 3 %amilias di%erentes de evaporadores de ba:o per%il =ba:a capacidad>? los ,8( =desielo por aire>* los $+( =desielo elctrico> y los J_(=desielo &as caliente>.

8e acuerdo a lo indicado en el párra%o anterior no podemos ele&ir un evaporador ,8( ya

9ue su desielo es por aire y como la temperatura de conservación de nuestra cámara esta cercade los / ºC el vapor de a&ua de los alimentos podría con&elarse provocando escarca en el drendel evaporador y provocar %allas irreparables en este.

$os evaporadores tipo J_( o de desielo por &as caliente son demasiados costosos y sonempleados en sistemas de capacidad mas alta. )or lo tanto este tipo de evaporador tambin9uedara descartado de nuestra selección.

+l evaporador tipo $+( o de desielo elctrico es el mas apto para nuestro sistema ya 9ue por medio de resistencias elctricas no permite 9ue el vapor de a&ua se condense y provo9ueescarca o %ormación de ielo en el evaporador y obstruya el dren del mismo.

)or lo tanto de acuerdo a nuestros cálculos tenemos?

$a car&a trmica total?

4""AK

= "5*/".3 "/

+r

= 37!."" *cal+r

Capacidad de la unidad condensadora?

!!7! FcalAr.I"7*757.3/ GtuAr.

8e acuerdo al catalo&o del %abricante en "#del#0 LET9LLE de0$el# el%tr$%# -+=%#! "#t#re0 PSC podemos observar 9ue el LET'1*+. +s el más cercano a las capacidades denuestro sistema* sin embar&o para estos tipos de evaporadores ay 9ue aplicar un %actor decorrección de acuerdo a la si&uiente tabla.

(emperatura de saturación de succión =º#> K2 ; ;2/ ;3/(emperatura de saturación de succión =ºC> ;7 ; ;26 ;ultiplica la capacidad por "." "./ ".// /.

"abla E.> Corrección de la capacidad de los e)aporadores tipo K#" @ G" segRn


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8e acuerdo a lo dico anteriormente* tenemos 9ue nuestra temperatura de succión es de

− 3.55 º C = 25."º F . 8e acuerdo a la tabla 3. este ran&o estaría aproximadamente entre los 2/º# de temperatura de saturación de succión. +ntonces corre&iríamos la capacidad de nuestro evaporador y tendríamos?

E>ap#rad#r "#del#? LET'1*+. 1*@+++ ,TU9r. 1.15 1-@1++ ,TU9r.

8e acuerdo al catalo&o del %abricante y con la capacidad del evaporador corre&ida. $a unidad seria?

LET 1-+ %#! u!a %apa%$dad de 1-+++ ,TU9r # *@+:+ 6%al.9r. C#! 2@-++ CFM

Fig. E. /nidad e)aporadora seleccionada. %Para mas especificaciones )er catalogo de fabricante en la parte de ane$os.'

Mnidad evaporadora LET'1-+Capacidad *+:+6%al9r. 1-+++,tu9r

Yentilador B#. Ve!t$lad#re0:

T$r# 2-++ CFM8:.- m3 A min .

$ar&o =$> 1-./5 %".,nco =,> :8./+ %".,lto =J> :8.5 %".)eso de embar9uedel

:-.8* 6


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0.

CONCLUSI N.

+n el presente traba:o se anali'o de manera detallada un sistema dere%ri&eración por compresión de vapores* basándonos teóricamente en conceptos básicos

para el entendimiento del sistema* este sistema de re%ri&eración es el más usual 9ueexiste para la re%ri&eración de productos perecederos* como lo es en nuestro caso y elmás usado en la re%ri&eración domestica y la re%ri&eración comercial.

$a re%ri&eración elimina la presencia de microor&anismos* pero principalmenteda la textura a&radable al paladar* por9ue con un tratamiento adecuado de lastemperaturas se lo&ra conservar el sabor ori&inal de los alimentos y ace %ácil decocinar e in&erir. -o de:ar 9ue el exceso de maduramiento de los alimentos perecederosdañe el sabor es una tarea primordial de la re%ri&eración ya 9ue lo&ra conservar losalimentos durante más tiempo sin a%ectar sus condiciones naturales.

+sto ace importantísima a la re%ri&eración en todas las etapas de conservación y

consumo respetando cada una de las temperaturas 9ue se usa en ellas* así como prolon&ando el tiempo de vida y consumo de los productos. $as ma9uinas deconservación por tanto deben tener un continuo y minucioso mantenimiento preventivo para evitar perdidas de producto o 9ue el producto disminuya su calidad* así comotambin pueda lle&ar a ser dañino al ser umano.

Stro de los %actores muy importantes 9ue se a anali'ado en este proyecto esacerca de los e9uipos 9ue se seleccionaron para cumplir con las condiciones de diseñoson e9uipos 9ue no se %abrican en xico* sino 9ue se importan1 lo 9ue ace más %ácilsu selección para cumplir con las necesidades re9ueridas de diseño.

Diseño de Una Camara Frigorifica Para La Conserva de Hortalizas y Frutas

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