Ingenieria Del Proyecto Esparrrago
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CONSEVACIN DE ESPRRAGOS
CAPITULO III INGENIERIA DEL PROYECTO
1. PROYECCION DEL MERCADOEl mercado a abastecer sern los lugares ya mencionados anteriormente como el Valle de Majes, Vitor, La Joya y Tambo. De acuerdo a la informacin obtenida de la Universidad Nacional Agraria La Molina del rendimiento de la produccin del esprrago (Asparragus Officinalis L) tenemos que la produccin por hectrea es: Rendimiento: 3500-10000 Kg/Hectrea por cosecha
2 cosechas por ao Para nuestro diseo de la cmara frigorfica consideraremos una produccin promedio por hectrea de 8000Kg, esto depende del cuidado que se de durante el proceso de crecimiento de este producto (calidad del suelo, el tipo de riego, abonos, insecticidas, etc).
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2. DIMENSIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES2.1 DIMENSIONAMIENTO DE LA CMARATomando como referencia los datos anteriores y tomando en cuenta que esta empresa no es el nico proveedor, el dimensionamiento de las instalaciones de refrigeracin y calculo de cargas, se basaran en una demanda de 24 T por semana. Para una semana : 24000 Kg.
2.2 PROCEDIMIENTO DE ACOPIO Se realizar la cosecha del esprrago para luego ser transportado a la planta procesadora y envasadora, en donde se realizar la asepsia (lavado) en donde una fraccin del total ser almacenado en la cmara de enfriamiento y la fraccin restante pasar por el siguiente proceso que es el envasado y empaquetado para nuevamente ser guardado en las cmaras frigorficas para su respectiva exportacin. El flujo de salida del esprrago empaquetado, listo para su exportacin se realizar todos los fines de semana entre sbado y domingo. Para proceder el dimensionamiento se considerar los siguientes parmetros Para hacer mas factible nuestro diseo hemos optado por usar cajas de plstico, el cual soporta un peso aproximado de 10 Kg.
CAJA PARA ESPARRAGOS MODELO 707-002Largo: 275 mm Ancho: 215 mm Alto: 255 mm
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NUMERO DE ENVASES =
CANTIDAD TOTAL KG KG/ENVASE 24000KG = 2400 ENVASES 10KG/ENVASE por tanto el nmero de
NUMERO DE ENVASES =
Para nuestro diseo consideraremos 6 cmaras envases por cmara que se requieren son: 2400 ENVASES 6 CAMARAS
NUMERO DE ENVASES / CAMARA =
NUMERO DE ENVASES / CAMARA = 400 ENVASES
2.3 DIMENSIONAMIENTO DE LOS ESTANTES DE LA CMARA Como el nmero de envases por cmara, que es de 400, por lo tanto consideraremos 3 estantes soportando entonces cada estante 135 envases. Los mdulos de estantes se fabricarn de tal manera que estos permitan una facilidad de transporte, facilidad de limpieza, facilidad de reparacin y mantenimiento. Todo esto nos lleva a que estas debern ser modularizadas, es decir debern fabricarse en pequeas unidades de dimensiones semejantes, para que estos cumplan con los requerimientos anteriores. 9 envases a lo largo 3 envases a lo ancho 5 filas a lo alto Dimensiones de los estantes Largo: Ancho: Alto: 2.00 m 1.00 m 1.80 m
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La disposicin de los mdulos se har tomando en cuenta lo siguiente: Ancho de pasillo para facilidad de marcha Distancia de pared al modulo Ancho de puerta Altura neta de cmara = 1.00 m = 0.80m = 1.60 m = 2.50 m
Las dimensiones y disposicin de los estantes se realizarn como se muestra el plano de distribucin de la cmara; asimismo los detalles constructivos se muestran en el plano de detalles de cmara al final de este trabajo. Dimensiones internas de la cmara Largo: 6.50m Ancho: 5.50m Altura: 2.50m
2.4 DIMENSIONAMIENTO EXTERIOR DE LA CAMARAa) Clculo del aislante: De tablas las condiciones de almacenaje para esprragos son:
De 7 a 10 das la temperatura de conservacin es de 0 C Humedad relativa 95% De tabla N 12 con T de cmara de 32F (Para T de 25 a 35F)
ec = 5 pu lg
Usando poliestireno expandido: k 0.026 =5 = 3.72 pu lg kc 0.035
e = ec
e = 3.5 pu lg
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b) Dimensiones de la pared: En el esquema N 1 podemos apreciar la estructura tpica de una pared luego: Espesor de pared=11.125"=28.26cm
c) Dimensiones del techo: En el esquema N 2 apreciamos un techo tpico de donde obtenemos su dimensin: Espesor de techo=11.875"=30.1625cm
d) Dimensiones del piso: En el esquema N 3 apreciamos un piso tpico, luego: Espesor de piso=13.25"=33.655cm
e) Dimensiones exteriores de la cmara: Largo: Ancho: Alto: 7.065m 6.065m 3.038m
3. CALCULO DE CARGAS TERMICASSe denominan cargas trmicas a aquellos flujos que por diversos factores ingresan a la cmara frigorfica y que deben ser eliminados por el equipo de refrigeracin que se instale, para lograr una temperatura adecuada segn el producto que se guarde en dicho ambiente. Las cargas trmicas se calculan para perodos de 24 horas. a) Por pared, techo y piso Se construir la cmara con sobretecho y adems no recibir radiacin por ninguna de sus paredes, ver plano de distribucin, como se ven las cmaras est ubicado dentro de tal manera que no reciben ningn tipo de radiacin solar. El tipo de aislante a usarse ser poli estireno expandido con un espesor de 3.5 pulg. (90 mm. Aprox.). Las caractersticas del aislante a usarse son los siguientes:
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e = 3.5"
El espesor de corcho equivalente es: ec = 5 pu lg La temperatura externa (Te) y temperatura interna (Ti) son: Te = 24 C = 75o FTe = 32 F
El valor de F1 para e = 5 y Te Ti = 43 F de la tabla 1 BTU (Interpolando) dia. pie 2
F1 = 62.2
Dimensiones exteriores: Largo: Ancho: Alto: 7.065m=23.18 pies 6.065m=19.90 pies 3.038m=9.97 pies
Aext = 2(23.18x19.90)+ 2(23.18+ 19.90)x 9.97Aext = 1781.58 pies 2 q1 = F1. Aext BTU dia
q1 = 1781.58 x62.2 q1 = 110814.28 BTU dia
b) Carga solar :
q2 = 0
BTU Por sobre techo dia
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c) Cargas por cambio de aire Para calcular las cargas por cambio de aire se tendr en consideracin principalmente la secuencia de operacin de estos. Consideraremos que las veces que se abre la puerta son 4 veces x da (carga y descarga). Entonces: cambios (Interpolando) dia
F2 = 7.36
El calor introducido al tnel para Ti = Tc = 32F y una HR = 50% F2 = 2.54 BTU pie3
El volumen de la cmara es: Largo: 6.50m= 21.33pies
Ancho: 5.50m= 18.04pies Altura: 2.40m= 7.87pies V1 = 3028.32 pies 3 q3 = F2 .F3 .V1 q3 = 56612.63
BTU dia
Por ser de conservacin se multiplica por 0.6 BTU dia
q3 = 33967.6
d) Carga por producto Primero calcularemos la cantidad de producto que va enfriar cada cmara durante un periodo de un da:
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q4 =
mCa ( T1 Ti ) 24 BTU ft dia
Donde: m : Masa de producto, lb Ca : Calor especfico del producto, BTU/lbF T1 : Temperatura de ingreso a la cmara, F Ti : Temperatura interior de la cmara, F f : Factor de ritmo del enfriamiento t : Tiempo de enfriamiento, hrs BTU dia m = 8800lb Ca = 0.94 T1 = 50 F Ti = 32 F f = 0.9t = 24
q4 = 165440
e) cargas diversas: Carga por personas:
q5a = N p Fp t Asumimos: 4 personas con un tiempo de 2 horas de trabajo dentro de la cmara BTU hrs persona
Fp = 950
q5a = 7600
BTU dia Carga por iluminacin:
q5b = N F .PF .F .t
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Proyectamos: N F = 2W / pie 2 Piso siendo el rea del piso PF = 384.8 pies 2 t = 2hrs q5b = 2 x384.8 x3.413x 2 = 5253.2 BTU dia
Se usa focos fluorescentes por lo tanto se multiplica por 1.25 BTU dia
q5b = 6566.5
Carga de respiracin:
q5c = mFR BTU dia
FR = 5.75
(Factor de respiracin)
q5c = 50600
Carga por motores
Dado que aun no hemos seleccionado la unidad evaporadora, supondremos que esta trabajara con una potencia total de ventiladores igual a 2 HP. Fm = 3700 BTU / hp h t = 20 h / dia q5d = 2 x 3700 x 20 x BTU / hp h x hp x h/da BTU dia
q5d = 148000
El calor total a extraer por cargas diversas es: q5 = q5 a + q5b + q5 c + q5 d
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q5 = 212768
BTU dia
El sistema trabajar un tiempo de 20 horas
qtotal = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 BTU dia
qtotal = 522989.88
q = 26149.5
BTU hr
El factor de seguridad del 10 % La carga de diseo ser:
qdiseo = 28764.44. SELECCIN DE EQUIPOS: 4.1. Seleccin del refrigerante
BTU hr
Para hacer la evaluacin del ciclo de refrigeracin de la cmara tomaremos los siguientes parmetros: 1. Ciclo de trabajo simple 2. T cmara =32F= 0 C 3. T amb. =75F= 24 C Te = 25F=-3.9C Tc = 82F=27.8C
4. Carga de refrigeracin = 8.41 Kw.= 2.4 Ton 5. mecnica = 85 a 90 % dependiendo del refrigerante 6. volumtrica = 1 0.040 x Rp donde Rp = relacin de presiones (PC/PE)
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7. Subenfriamiento, sobrecalentamiento T = 7 F El refrigerante a utilizar ser el R-134a (1,1,1,2 -tetrafluoroetano) P de condensacin 104.855 PSI P de evaporacin 36.810 PSI V especifico 1.2737 pie3/lb P crtica 588.9 PSI
4.2. Seleccin de la unidad condensadora Primeramente para realizar la seleccin se deber considerar primeramente los efectos de la altura sobre la unidad condensadora, para esto se considera que por cada 1000 m de altura la capacidad de la unidad condensadora disminuye en un 10%, para Arequipa consideramos una disminucin de la capacidad de un 20% entonces: Carga de refrigeracin de la cmara a la altura de arequipa 8.41 kW 1.2 = 10.1 kW 10 kw Catalogo del grupo disco se selecciona la unidad condensadora: De la marca COPELAND (unidades axiales aire glaciar) Potencia frigorfica con 25 C de temperatura del gas de aspiracin ALTA MEDIA 5 11514 10248 9368 0 9676 8619 7882 -5 8040 7158 6560 -10 6600 5880 5328 -15 5360 4785 -20 4265
Modelo
Tipo motor
Temp CV Amb C 27
CC23/ZB-45-KCE
TFD
6
36 43
Para mayor informacin sobre este equipo sugerimos remitirse al anexo. 4.3. Seleccin de la unidad evaporadora
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De acuerdo a las recomendaciones del fabricante, quien sugiere que los equipos deben de tener la misma capacidad, tomamos como carga de seleccin la capacidad del compresor que es: Capacidad del compresor: Temperatura de evaporacin: Temperatura de la cmara 10 kW -7C 0C
Elegimos un evaporador de la marca FRIGA-BOHN con las siguientes caractersticas tcnicas: MODELO: SKB10R CAPACIDAD: 11450 W CON R404 A Dimensiones del evaporador Largo = 1711 mm Ancho = 464 mm Alto = 641 mm
Para mayor informacin sugerimos remitirse al anexo, donde se muestra el catlogo tomado.
5. BALANCES DE EQUIPOS
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Para las cmaras U.C T Ambiente C -5 CC23/ZB45-KCE I Unidad 24 27 36 8334 8040 7158 CAPACIDADES ( W )
-7 7656 7464 6647
-10 6640 6600 5880
EVAPORADOR
T Cmara (C)
T Succin (C)
t
Capacidad (W)
MUC 280 L I UNIDAD
0 0 0
-3.5 -7 -14
3.5 7 14
5209.75 10419.5 20839
BALANCE DE LA CAMARATEMPERATURA DE SUCCION (C) 0 52.1 -5 -10 -15 CAPACIDAD (X100W) UNIDAD CONDENSADORA EVAPORADOR 10.42 20.84
6. SELECCIN DE LA VALVULA DE EXPANSIN TERMOSTATICA
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Datos: Capacidad balanceada Refrigerante a usar 10.42KW R-134 82F 25F
Temperatura de condensacin Temperatura de evaporacin
P = 104.86 36.81 = 68.05PSI 4.63bar
Los coeficiente determinados son hallados mediante tablas que presenta el fabricante. (ver anexo) Qn = Qo Kt K P Qn = 10.42 x1.42 x1.17 Qn = 17.3KW
La vlvula seleccionada: TCLE 350MW ALCO-CONTROLS 7. DIMENSIONAMIENTO DE LAS TUBERAS
7.1 CALCULO DE TUBERAS DE LA CMARAPara calcular las tuberas de la cmara tendremos en cuenta que: Las tuberas de descarga del compresor, as como la que va del condensador al tanque recibidor ya vienen dimensionadas e instaladas por el fabricante de la unidad condensadora, por lo tanto las lneas a dimensionar serian: 7.1.1 Lnea de lquido. Lnea de succin Lnea de succin
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La tubera es de cobre tipo L Longitud = 4.6m Longitud de diseo =4,6 x 1,1 = 5,5 aproximadamente 20 pies Accesorios Tees Codo 90 radio corto Separador
Del diagrama mostrado en el anexo se determina el dimetro de la tubera. La cada de presin en la lnea de succin es equivalente a 2F P = 36.810 35.303 = 1.507 PSI 100 = 7.535PSI Por 100 pies 20
Caida de presin=1.507x
Capacidad = 2.97Ton. El dimetro del tubo ser de 3/4 pulgada Tubo de cobre OUTOKUMPU en tiras de 5m 7.1.2 Lnea de lquido (anexo)
Longitud de diseo = 6 m. aproximadamente 20 pies Accesorios Codo Tees Vlvula compuerta Visor Solenoide
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Filtro secador
La cada de presin en la lnea del condensador es equivalente a 2FP = 36.810 35.303 = 1.507 PSI
Caida de presin=1.507x
100 = 7.535PSI Por 100 pies 20
Capacidad = 2.97Ton. El dimetro del tubo ser de 1/2 pulgada Tubo de cobre OUTOKUMPU en tiras de 5m (anexo)