FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRONICA, MECÁNICA Y DE MINAS “CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA”
TEMA: “DISEÑO DE CAMARA DE REFRIGERACION PARA SUPERMERCADO.”
AIRE ACONDICIONAADO Y CALEFACCION. Ing. Rene H. ROSADO PACHECO. N° 5 Huamán Orcon,Soraida Orcon,Soraida Chávez Flórez Smith Flores Mianruro Ray Manuel Olivera Joel Osorio Tello Miguel
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Fecha: Enero del 2018
El presente informe está dirigido a orientación didáctica del alumno donde aprenderá a entender los conceptos básicos del diseño, cálculo de una cámara frigorífica para la conservación de alimentos lo que involucrará la preservación de diferentes productos alimenticios en forma más óptima de acuerdo a los más altos estándares de salubridad y calidad para su posterior comercialización. En la que será capaz de elegir apropiadamente un equipo de refrigeración el cual sea el más indicado para dicho propósito requerido, conformado por medio de sus cálculos análogos y su representación en planos ejecutivos de las obras proyectadas, de conformidad a la normatividad vigente.
Sus Alumnos.
El presente informe está dirigido a orientación didáctica del alumno donde aprenderá a entender los conceptos básicos del diseño, cálculo de una cámara frigorífica para la conservación de alimentos lo que involucrará la preservación de diferentes productos alimenticios en forma más óptima de acuerdo a los más altos estándares de salubridad y calidad para su posterior comercialización. En la que será capaz de elegir apropiadamente un equipo de refrigeración el cual sea el más indicado para dicho propósito requerido, conformado por medio de sus cálculos análogos y su representación en planos ejecutivos de las obras proyectadas, de conformidad a la normatividad vigente.
Sus Alumnos.
Primero.
MARCO TEORICO.
1. Tipos de refrigeración 2. Aplicaciones 3. Tipos de ciclos 3.1. Ciclo ideal de refrigeración por compresión 3.2. Ciclo real de refrigeración por compresión de vapor 3.3. Sistemas de refrigeración en cascada 3.4. Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas 3.5. Sistemas de refrigeración de usos múltiples con un solo compresor 3.6. Sistemas de refrigeración por absorción
Segundo. I. II. III. IV.
GENERALIDADES.
Introducción. Objetivos. Definiciones. Componentes de una cámara frigorífica 1. El refrigerador 2. Aislantes 3. El evaporador 4. Unidad condensadora 5. Refrigerante 6. Separadores de aceite
Tercero. EMORIA DESCRIPTIVA. A. Datos generales a. Localización geográfica B. Categoría administrativa y política. C. Características Características principales D. Aspectos climáticos. E. Aspectos sociales F. Actividad económica G. Salarios e ingresos H. Actividad comercial I. Vivienda J. Educación K. Salud
L. Comunicaciones M. Sector publico N. Registros demográficos
Cuarto. I.
MEMORIA DE CALCULO.
Cálculo de carga térmica de instalaciones frigoríficas. 1. Cálculo de carga por transmisión a través de los paramentos 1.1. Pérdida de calor admisible por los paramentos 1.2. Diferencia de temperatura entre el espacio exterior y el espacio refrigerado 1.3. Cálculo del espesor de aislamiento 2. Cálculo de carga térmica del producto 2.1. Calor del producto para llevarlo a la temperatura del espacio refrigerado 2.2. Calor por respiración del producto 3. Cálculo de carga térmica por renovación de aire 4. Cálculo de carga térmica por fuentes internas 4.1. Ganancias de calor por persona 4.2. Ganancias de calor por el alumbrado 4.3. Ganancias de calor por servicio 4.4. Ganancias de calor por los ventiladores de los evaporadores 5. Obtención de la carga térmica total 5.1. Informe de cálculo de carga térmica
II.
Cálculo y dimensionamiento de tuberías.
III.
Cálculo y dimensionamiento de cámara.
IV.
Cálculo de comprensores.
V.
Cálculo de carga térmica del producto
VI.
Calculo de condensadores
VII.
Cálculo de evaporadores
Quinto.
ESPESIFICACIONES TECNICAS.
I.
Generalidades A. Dimensiones
II.
Equipos A. Chilliers B. Comprensores C. Unidades condensadoras D. Unidades evaporadoras
III.
Accesorios A. Tuberías B. Cámara
Sexto.
ANALISIS DE COSTOS.
I.
Costos unitarios directos A. Costos en personal B. Costos de materiales C. Costos equipos y herramientas
II.
Costos unitarios indirectos a) Vigilancia b) Almacenaje c) Alquileres de equipo y herramientas d) Sub-contrato de personal temporal
III.
Costos de arrendamiento 1) Limpieza 2) Seguridad 3) Mantenimiento
IV.
Total, de costos
Séptimo. Octavo. Noveno. AEN Décimo. N
MEMORIA DE MONTAJE E INSTALACIONES. PLANEAMIENTO.
Primero.
MARCO TEORICO
La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, son llamados refrigerantes.
1. Tipos de refrigeración Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, como en el caso del botijo (proceso adiabático); o la utilización del hielo o la nieve naturales. Para la preparación de refrescos o agua fría, se bajaba nieve de las montañas cercanas (a menudo por las noches) que se guardaba en pozos de nieve y, en las casas, en armarios aislados, que por esa razón se llamaban neveras.
También se aplicó desde muy temprano el método de refrigeración por agua sin cambio de estado, en procesos fabriles o incluso para enfríar bebidas (poniendo los envases en un pozo o en el agua del río). En 1553, Blas de Villafranca, un médico español afincado en Roma, publicó el libro Metodo refrigerandi ex vocato sale nitro vinum aquamque ac potus quodvis aliud genus, cui accedaent va ria naturalium rerum problemata, non minus jucunda lectu, quam necesaria cognitu, en el que trata de la refrigeración del agua y el vino mediante la mezcla de sal y hielo, para bajar su temperatura de deshielo, usando por primera vez la palabra refrigerar. En resumen, dependiendo de los fines, la refrigeración puede hacerse de varios modos:
Mediante un fluido que lleva el calor sin cambio de fase (por ejemplo, en un motor térmico, en el que emplean como refrigerantes aire o agua)
Aprovechando el calor de cambio de fase (calor latente) de un fluido, y esto mediante dos sistemas distintos: o
o
Evaporando un fluido (normalmente agua) y disipando el vapor en el ambiente exterior (desde el botijo hasta la refrigeración de procesos fabriles, como la producción de electricidad) Mediante la evaporación de un fluido en un circuito cerrado y posterior condensación, por medio de una energía externa, para repetir el ciclo (sistemas de refrigeración de espacios)
Otros métodos: como mediante una sustancia fría, antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo; mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura.
Por efecto magnetocalórico, posibilidad aún en investigación y sin aplicación comercial, que consiste en utilizar el efecto magnetocalórico.
o
Por otro lado, el Protocolo de Kyoto hace necesario un aumento del rigor en la aplicación y la investigación de nuevas técnicas ya que la mayoría de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado usan una considerable cantidad de energía y por lo tanto contribuyen ya sea directa o indirectamente al calentamiento global.
2. Aplicaciones Las aplicaciones de refrigeración son entre muchas:
La climatización de espacios habitados, para alcanzar un grado de confort térmico adecuado para la habitabilidad de un edificio.
La conservación de alimentos, medicamentos u otros productos que se degraden con el calor. Como por ejemplo la producción de hielo o nieve, la mejor conservación de órganos en medicina o el transporte de alimentos perecederos.
Los procesos industriales que requieren reducir la temperatura de maquinarias o materiales para su correcto desarrollo. Algunos ejemplos son el mecanizado, la fabricación de plásticos, la producción de energía nuclear.
La criogénesis o enfriamiento a muy bajas temperaturas empleada para licuar algunos gases o para algunas investigaciones científicas.
Motores de combustión interna: En la zona de las paredes de los cilindros y en las culatas de los motores se producen temperaturas muy altas que es necesario refrigerar mediante un circuito cerrado donde una bomba envía el líquido refrigerante a las galerías que hay en el bloque motor y la culata y de allí pasa un radiador de enfriamiento y un depósito de compensación. El líquido refrigerante que se utiliza es agua destilada con unos aditivos que rebajan sensiblemente el punto de congelación para preservar al motor de sufrir averías cuando se producen temperaturas bajo cero.
Máquinas-herramientas: Las máquinas herramientas también llevan incorporado un circuito de refrigeración y lubricación para
bombear el líquido refrigerante que utilizan que se llama taladrina o aceite de corte sobre el filo de la herramienta para evitar un calentamiento excesivo que la pudiese deteriorar rápidamente.
Aparatos electrónicos: La mayoría de los aparatos electrónicos requieren refrigeración, que generalmente consiguen mediante un ventilador, que hace circular el aire del local donde se sitúan, y otras veces sencillamente haciendo circular el aire por convección.
3. Tipos de ciclos El modo más utilizado para el enfriamiento artificial de espacios cerrados, se consigue mediante los métodos de compresión y de absorción. El método por compresión es el más utilizado, puesto que el método por absorción solo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, como en la trigeneración. 3.1.
Ciclo ideal de refrigeración por compresión
En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos:
Compresión isentrópica en un compresor. Disipación de calor a presión constante en un condensador. Estrangulamiento en un dispositivo de expansión y consiguiente evaporación. Absorción de calor a presión constante en un evaporador.
De acuerdo a los procesos anteriores, el refrigerante entra al compresor en el estado 1 como vapor saturado y se comprime isentrópicamente hasta la presión
del condensador. La temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresión isentrópica, hasta un valor muy superior al de la temperatura del medio circundante. Después el refrigerante entra en el condensador como vapor sobrecalentado en el estado 2 y sale como líquido saturado en el estado 3, como resultado de la disipación de calor hacia el entorno. El refrigerante, como líquido saturado en el estado 3, se dilata hasta la presión del evaporador al pasar por una válvula de expansión o por un tubo capilar. La temperatura del refrigerante desciende por debajo de la temperatura del espacio refrigerado durante este proceso. El refrigerante entra en el evaporador en el estado 4 como vapor húmedo de baja calidad y se evapora por completo absorbiendo calor del espacio refrigerado. El refrigerante sale del evaporador como vapor saturado y vuelve a entrar al compresor completando el ciclo. 3.2.
Ciclo real de refrigeración por compresión de vapor
Difiere de uno ideal debido a situaciones irreversibles que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes son la fricción del fluido y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores. El proceso de compresión real incluye efectos de fricción, los cuales incrementan la entropía y la transferencia de calor lo cual puede aumentar o disminuir la entropía dependiendo de la reacción.
3.3.
Sistemas de refrigeración en cascada
Un ciclo de refrigeración en cascada consiste en efectuar el proceso de refrigeración por etapas, es decir, dos o más ciclos de refrigeración que operan en serie. En un ciclo de refrigeración de dos etapas, los ciclos se conectan por medio de un intercambiador de calor en medio, el cual sirve como evaporador para el ciclo superior y como condensador en el ciclo inferior. Suponiendo que el intercambiador de calor está bien aislado y que las energías cinéticas y potenciales son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo
inferior debe ser igual a la transferencia de calor del fluido en el ciclo superior. En el sistema de cascada los refrigerantes en ambos ciclos se suponen iguales.
3.4.
Sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas
Cuando el fluido utilizado por todo el sistema de refrigeración en cascada es el mismo, el intercambiador de calor se puede sustituir por una cámara de mezclado puesto que tiene las mejores características de transferencia de calor. A dichos sistemas se les denomina sistemas de refrigeración por compresión de múltiples etapas. El proceso de compresión en este sistema es similar a una compresión de dos etapas, entonces el trabajo del compresor disminuye.
3.5. Sistemas de refrigeración de usos múltiples con un solo compresor Algunas aplicaciones requieren refrigeración a más de una temperatura. Esto puede lograse con una válvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cada evaporador que opere a temperaturas diferentes, sin embargo un modelo más práctico es enviar todos lo flujos de
salida de los evaporadores a un solo compresor y dejar que este maneje el proceso de compresión para el sistema completo.
3.6.
Sistemas de refrigeración por absorción
Otra forma de refrigeración cuando se tiene una fuente de energía térmica barata a unas temperaturas entre 80 y 200 °C es la refrigeración por absorción. El principio de funcionamiento es semejante al ciclo de compresión: el refrigerante absorbe calor al evaporarse y después se condensa para recomenzar el ciclo, pero la diferencia estriba en que en vez de un compresor, como su nombre indica, en estos sistemas de refrigeración el ciclo se cierra mediante la absorción del refrigerante por un medio de transporte (o absorbente) y posterior separación de la disolución por medio del calor para recomenzar el ciclo. Los ciclos de refrigeración por absorción frecuentes son:
Amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve como refrigerante y el agua (H2O) es el absorbente.
Segundo. I.
Agua-bromuro de litio, donde el agua (H 2O) sirve como refrigerante y el bromuro de litio (LiBr) como absorbente, siendo este sistema el que mejores rendimientos tiene, aunque tiene el inconveniente de que no puede funcionar a menos de 0 °C (temperatura de congelación del agua, el refrigerante), lo que no obsta para los sistemas de refrigeración de espacios habitados.
GENERALIDADES.
Introducción. Una de las aplicaciones de la refrigeración mecánica es la conservación de alimentos como las carnes para su consumo en estado fresco. Esta área de la Ingeniería Mecánica la podemos aplicar para satisfacer esta necesidad que hoy en día es de vital importancia sobre todo en el área de industria alimenticia para la producción, conservación y distribución de estos sin que sufran descomposición y deterioro de sus propiedades naturales. Con el desarrollo de poblaciones urbanas sobre todo en los últimos años la demanda de alimentos ha crecido considerablemente, es por esta razón que la producción de alimentos también ha tenido que elevarse con la introducción de los procesos de refrigeración para su mejor presentación y conservación por periodos de tiempo relativamente largos.
II.
Objetivos. Objetivo General: Diseñar y construir un sistema de almacenamiento
refrigerado que reúna las condiciones técnicas necesarias para la conservación de la leche recién ordeñada hasta que sea trasladada a las industrias procesadoras. Objetivos Específicos: Con este proyecto, el nuevo supermercado
pretende:
Resolver el problema de manejo y conservación de la leche de pequeños productores de las provincias vecinas de Espinar, Chumbivilcas, Canas y Canchis.
III.
Contribuir al mejoramiento de la calidad de leche que se envía a la industria para su procesamiento.
Evitar el rechazo de la leche por baja calidad debido al crecimiento de bacterias.
Definiciones.
Cloruro de sodio: sustancia blanca y cristalina también denominada sal.
Metales pesados: Metales pesados son aquellos cuya densidad es por lo menos cinco veces mayor que la del agua. Tienen aplicación directa en numerosos procesos de producción de bienes y servicios.
Cámaras de refrigeración: es un sistema capaz de generar temperaturas negativas, hasta niveles térmicos tales que permitan la refrigeración de sustancias diversas y masas determinadas de productos.
Proliferar: intr. Multiplicarse abundantemente el número o la cantidad de alguna cosa.
Cuba: (Del lat. cupa) f. Recipiente de madera, que sirve para contener agua, vino, aceite u otros líquidos. Se compone de duelas unidas y aseguradas con aros de hierro, madera, entre otros, y los extremos se cierran con tablas. También se hace modernamente de chapa metálica.
Poliuretano: Resina sintética obtenida por condensación de poliésteres y caracterizada por su baja densidad.
Conductividad térmica: la forma física por la cual se mide la capacidad de un cuerpo para conducir calor.
Higroscopicidad: Propiedad de algunas sustancias de absorber y exhalar la humedad según el medio en que se encuentran.
Coeficiente de conductividad térmica: es una característica que tiene algunas sustancias para expresar la magnitud de la capacidad de transmitir calor.
Catalizador: sustancia que acelera o retarda una reacción química sin participar en ella.
Condensación: es cambio de una sustancia gaseosa a un líquido o sólido.
Temperatura de roció: es el momento donde el vapor de agua que está contenido en el aire empieza a condensarse.
Abaco psicométrico: muestra la interdependencia de la humedad relativa, la temperatura seca y la masa de vapor de agua por masa de aire seco con su equivalencia en presión de vapor, en mbar.
Ley de Fourier: es la ecuación que describe la conducción térmica de un elemento.
Resistencia térmica: es la capacidad que tiene un material para oponerse al flujo de calor.
Serpentín: Es tubo largo en línea espiral o quebrada que sirve para facilitar el enfriamiento de la destilación en los alambiques u otros aparatos.
Termostato: es aparato que sirve para mantener automáticamente una determinada temperatura.
Husillo: es un tornillo de hierro o madera que se usa para el movimiento de las prensas y otras máquinas.
Viscosidad: es propiedad de los fluidos que caracteriza su resistencia a fluir, debida al rozamiento entre sus moléculas.
IV.
Brida: Reborde circular en el extremo de los tubos metálicos para acoplar unos a otros con tornillos o roblones.
Componentes de una cámara frigorífica Los principales componentes de una cámara de refrigeración son el refrigerador, el evaporador y la unidad condensadora. 1. El refrigerador Es la estructura o cuarto en donde se pretende almacenar las pieles. Dicho cuarto tendrá una temperatura inferior a la del medio ambiente. Este tiene tres zonas de aislamiento, el suelo, las paredes verticales y el techo, en la ellas se coloca el tipo de aislante que va a ser utilizado para la construcción del mismo.
En el suelo, se debe realizar un trabajo diferente al de las otras zonas; al inicio se debe formar un “sándwich” aplicando una capa de hormigón con cierto tipo de inclinación, poner aislante en el medio y colocar losas de hormigón de grava con un mayado dentro de ellas. Por último, se instala una capa de baldosas, todo esto con el fin de prevenir el congelamiento del suelo puesto que estará expuesto a temperaturas bajo cero. Las paredes, son el soporte para el techo, estás están constituidas por dos capazde aislante, aglomerado o ladrillos de cemento y
baldosas de loza si las temperaturas son positivas (< 0 °C). El techo, tiene una composición similar que las paredes, la mayor diferencia es en la manera en cómo se sujetan las capas, las clavijas deben estar sujetas a un mallado de vigas que puedan soportar el peso de las capas que componen mismo. En la actualidad las cámaras de refrigeración se construyen de una forma máspráctica, se les denomina construcción modular; la base, las paredes y el techo son construidos por materiales más livianos como el poliuretano extendió formando un “sándwich” de aproximadamente 60 mm a 160 mm, lo que permite acoplar dispositivos mecánicos que permitan la unión de cada uno de los paneles. La parte del suelo normalmente está puesta sobre unas vigas que permiten una ventilación natural, esta parte también tiene compuestos que resisten la carga de los elementos que se van a introducir y el factor de seguridad que este debe tener para el ingreso de personas a la cámara. Normalmente se utiliza un revestimiento de resinas de poliéster para generar una superficie antiderrapante. Estas construcciones modulares permiten variar sus dimensiones según la necesidad de la empresa que lo requiera, la altura promedio de cada uno de los módulos está entre 2 y 3.20 metros.
2. Aislantes El objetivo principal de los aislantes es mantener la temperatura interna de la cámara de refrigeración, evitando la transferencia
de calor. Los materiales aislantes tienen características y aspectos importantes que deben ser tenidos en cuenta: conductividad térmica, higroscopicidad. La forma de construcción, se descarta muchas veces por la falta de peso específico o adecuado y por lo tanto, no sirven como aislantes. Se debe contar con puentes térmicos que pueden generarse. A continuación, se mencionarán algunas de las características primordiales que los materiales deben cumplir para que ser aislantes. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PARA SER AISLANTES
Baja conductividad Muy poco higroscópico Imputrescible Inatacable por los roedores Inodoro Incombustible Plástico Facilidad de colocación Resistencia a la compresión y a la tracción Neutro a otros materiales utilizados en la construcción.
Los aislantes se pueden clasificar de acuerdo a su origen, estructura y temperatura, dependiendo de su clasificación varían en su forma, costo y uso; como se muestra:
Los materiales aislantes se aplican según su uso o superficie a recubrir. Se hace mención de algunos materiales utilizados en el área de construcción de cámaras frigoríficas:
Para este caso será utilizada la espuma de poliuretano inyectado, considerado el aislante más común para la construcción de paneles prefabricados en la actualidad. Este material es obtenido por la reacción entre dos componentes (poliol y nato), con ayuda de catalizadores, con esto se obtiene una espuma rígida en forma de bloque que luego puede ser cortado a las medidas deseadas, Otra forma de elaboración se realiza en máquinas de producción continua, estas generan placas con espesores comerciales y con revestimiento de barreras anti-vapor o sin él. Normalmente la densidad del material varía entre 30 a 40 Kg/m^3 utilizado en trabajos corrientes. Puede llegar hasta 80 Kg/m^3 ya que la resistencia del material aumenta la densidad del mismo. Por ejemplo se resiste de 2 a 3 Kg/cm^2, para densidades de 35 a 40 Kg/m^3 a 20°C. Es importante tener en cuenta que en la cámara frigorífica el aislante estará expuesto al fenómeno de la condensación, el cual aumenta el coeficiente de conductividad térmica. Cuando la temperatura del exterior disminuye al punto de llegar a la temperatura de roció, es posible que la condensación que humedecería el aislante y el cerramiento. Para evitar dicha condensación, la temperatura en cualquier punto del cerramiento debe ser superior a la temperatura del roció, la cual es definida con el diagrama psicométrico.
Para identificar cual es la cantidad de flujo de calor que es capaz de pasar a través de la pared de poliuretano inyectado se aplicara la ley de Fourier, teniendo en cuenta que la transmisión de calor se está realizando por conducción térmica. La conducción térmica es el paso de calor en un material sin alterar su composición física cuando dos partes del mismo están expuestas a diferentes temperaturas, cuando un material tiene facilidad/dificultad para la propagación del calor por conducción, este se denominado: coeficiente de conductividad térmica (λ). LEY DE FOURIER
Donde el flujo de calor (Q) es igual a la superficie total de la pared (S) por el cociente de la diferencia de temperaturas (∆T) sobre la resistencia térmica (R); La resistencia térmica es el inverso de la conductancia térmica (C=λ/). CALCULO DE LA SUPERFICIE
El coeficiente global de transmisión ( ) es el resultado de la suma de las inversas de he (la suma del coeficiente de transmisión por convección y el coeficiente de transmisión por radiación en el exterior), hi (la suma del coeficiente de transmisión por convección y el coeficiente de transmisión por radiación en el interior) y la resistencia térmica global o resistencia térmica interna. Coeficiente global de transmisión
Los coeficientes superficiales de trasmisión de calor se plantean dos formas: por medio de resultados experimentales según la posición del encerramiento y el flujo de calor o mediante la fórmula de Jurgens la cual fue utilizada por Pizano (1993) y Torrela y Palau (1988) para poder estimar un valor aproximado en superficies planas. FORMULA DE JURGENS
Donde V, es la velocidad del aire en metros sobre segundo (m/s), basándonos en la tabla de estado de superficies, se determinan los valores para a y b:
Conociendo el espesor del aislante ya se puede determinar el coeficiente global de transmisión de calor e identificar qué tan eficiente es y si sirve para el diseño de la cámara de refrigeración. 3. El evaporador Este componente de la cámara de refrigeración, es un recipiente cerrado con paredes metálicas, el cual sirve para absorber la temperatura alta de la cámara, de esta manera se espera obtener la temperatura deseada. Antes de que el refrigerante pase por el evaporador este es estrangulado por la válvula de expansión, la cual lo vuelve fluido de baja presión que llega rápidamente a su punto de ebullición. Por medio de las burbujas se genera la absorción de calor a medida que avanza por el serpentín del evaporador; a medida que retira el exceso de temperatura el refrigerante se vuelve vapor húmedo, es decir el vapor del refrigerante arrastra gotas del líquido que hay en la tubería, cuando ya todas las gotas de líquido se han evaporado se dice que está en la zona de vapor saturado. Por otra parte, se debe tener en cuenta que si se aumenta la temperatura o la presión de evaporación, una porción de este vapor puede condensarse volviendo a ser vapor húmedo, pero si sucede lo contrario (cae la presión o la temperatura) se presentara una expansión del vapor reduciendo su densidad. A medida que absorbe más temperatura del ambiente que se quiere enfriar, el vapor saturado llega a su punto más alto de temperatura de saturación a la presión de evaporación que tenga, este se denomina vapor recalentado.
3.1.
Evaporadores de sistema húmedo
Los evaporadores que funcionan con un sistema húmedo, tienen un deposito cilíndrico el cual tiene una válvula de flotación que controla el nivel del líquido, el nivel normal es aproximadamente cuatro quintas partes del depósito, los vapores que se desprenden por la ebullición llenan el resto de espacio de dicho depósito.
Este tipo de evaporadores son altamente eficientes porque toda la superficie se encuentra llena de refrigerante y permite que sea obtenida una ebullición de toda la masa del refrigerante, lo que lleva a una excelente absorción de calor en la superficie del evaporador. 3.2. Evaporadores de sistema seco Cuando se hace referencia a evaporadores de sistema seco, se habla se sistemas que traen la cantidad necesaria de líquido
refrigerante, dentro de este tipo de evaporadores se encuentran los que están construidos en tubo liso y los que son de tipo de lámina.
Los evaporadores de tubos lisos son construidos de acuerdo a la forma del lugar donde serán colocados y la capacidad frigorífica que se necesite, el material más conveniente para esto son los tubos de cobre, dependiendo de la necesidad se encuentran en los siguientes diámetros así:
Normalmente en instalaciones comerciales se emplean tubos de cobre con diámetro de 3/8” (8-10 (8-10 mm), al reducir el diámetro se incrementa la velocidad del refrigerante aumentando la eficiencia del evaporador y reduciendo el uso de refrigerante por lo cual se caracteriza este tipo de evaporadores. Las dos principales aplicaciones de este tipo de evaporadores son: 1. Enfriamiento de cámaras o armarios por expansión directa.
2. Enfriamiento de baños líquidos por inmersión en los mismos.
Los evaporadores de lámina o placas, son construidos a partir de la unión de dos láminas que forman tubos por los cuales se evapora el refrigerante; normalmente son empleados para el almacenamiento de cremas heladas y productos congelados en muebles pequeños. 3.3.
Evaporadores de sistema semi inundados
Este tipo de evaporadores está conformado por varias secciones de tubos que tienen una entrada en común que tiene un diámetro un poco mayor que el de los tubos, en el otro extremo su conector de salida posee un diámetro mayor que el de entrada donde se realiza de una manera uniforme la aspiración del fluido que se encuentra dentro del evaporador. Es de vital importancia que al momento de instalar estos evaporadores es que deben estar perfectamente a nivel, con el fin de que la distribución del líquido sea igual a través de todos los tubos; El sistema de semi inundados también se aplica a los diferentes tipos de evaporadores (de tubo, los de tubo y lamina, de placa y de aire forzado).
3.4.
Evaporadores de aire forzado
La forma de construcción de este se basa en un serpentín de tubo de cobre al cual van adheridas una aletas, trabaja bajo el régimen de semi inundado, este está ubicado normalmente en una caja metálica con un ventilador dirigido hacia el generando una circulación de aire forzado. Al forzar el paso del aire por el evaporador se destacan grandes ventajas en comparación a los de circulación por gravedad, estas son:
Forma más compacta. Tamaño más reducido. Facilidad de instalación. Obtención de una temperatura más uniforme, debido a la rápida circulación del aire.
El motor del ventilador es controlado automáticamente por un termostato que está ubicado en la parte media y opuesta al lugar donde está ubicado el ventilador, y como en los casos anteriores la válvula de expansión se ubica en la parte inferior del serpentín. Dentro de estos evaporadores existen 2 clases:
La circulación del aire en este tipo de evaporadores tiene dos variantes, en la primera el sentido del aire se descarga por la parte frontal siendo aspirado por el moto ventilador que se encuentra en la parte posterior del evaporador; en la segunda se denomina circulación de aire invertida porque el moto ventilador está en la parte frontal donde cumple la función de aspirar y descargar el aire de la cámara de refrigeración.
Con esta última variante se mantiene una velocidad constante en toda la cámara de refrigeración aumentando su rendimiento y proyecta más lejos el aire enfriado puesto que la resistencia de la descarga es menor. Para la instalación de este tipo de evaporador dentro de las cámaras de refrigeración se recomiendan ciertas ubicaciones para un buen rendimiento del mismo, como se verá a continuación:
4. Unidad condensadora La unidad condensadora de un sistema de refrigeración consta de los siguientes componentes: compresor hermético, condensador, botella recuperadora de líquido, filtro secador y mirilla de ojo visor.
4.1.
Comprensor
Su funcionamiento es administrar la distribución del refrigerante absorbiendo energía de las áreas frías y transmitiéndola a áreas más calientes dentro de la unidad; los compresores alternan el refrigerante de baja a alta presión. Estos compresores se clasifican en:
Abierto. - Se usan para aplicaciones grandes en las cuales se tiene un motor eléctrico externo.
Sellados: Sellados herméticos son los que están encerrados dentro de la unidad lo que es ideal para los aparatos caseros.
TIPOS DE COMPRESORES A. Compresores centrífugos: Estos cuando operan a plena capacidad son muy eficientes, presionando el vapor refrigerante de uno o varios impulsores, estos se pueden controlar pasando gas caliente de un puerto a otro, aunque es una manera ineficiente de utilizar una unidad de este tamaño. Una unidad de gran tamaño se puede controlar a través de un control de velocidad, de paso variable y amortiguadores de succión; es muy útil para administrar un sistema muy grande en un entorno industrial.
Compresores de tornillo
Estos pasan el refrigerante a través de husillos mientras comprimen la entrada de gas; Usados normalmente en entorno de producción de alimentos. Estos compresores suelen tener uno o dos husos y se distinguen como compresores de uno o dos tornillos. Compresores de dos tornillos. - Tienen dos rotores estriados que succionan y comprimen el refrigerante a lo largo del sistema.
Su ventaja es que pueden manejar grandes cantidades de refrigerante es su estabilidad, pues evitan algunas de los problemas de vibración de otros sistemas.
Compresores volumétricos
Estos compresores funcionan por la variación de volumen en el interior, el cual fue aspirado previamente. Estos compresores volumétricos funcionan con refrigerantes R134a y R404a.
A grandes rasgos se trata de bombas de aire que en cada ciclo desplazan un volumen determinado de aire.
Moto compresores
Es la unión de un motor y un compresor. Lo cual hace el que motor haga girar un eje y el compresor aprovecha ese giro para comprimir el aire u otro fluido (refrigerante).
Moto compresor hermético
Su función es disminuir el tamaño y el costo del compresor como tal es ampliamente utilizado en equipos unitario de escasa potencia. El motor eléctrico se encuentra directamente montado en el cigüeñal del compresor, aunque el cuerpo está totalmente sellado con soldadura. En el aspecto de fallas y reparaciones es una desventaja ya que fue sellada con soldadura la única forma de abrirlos es cortar la carcasa.
Moto compresores herméticos rotativos
Estos consisten en un movimiento de las piezas de compresión no están sujetas a cambios de sentido Estos utilizan la acción giratoria de un rodillo dentro de un cilindro para comprimir la refrigeración. Teniendo en cuenta el diseño de estos compresores tienen menos partes que otros tipos de tecnología de compresión y tienen diversas aplicaciones.
Moto compresores herméticos accesibles
Estos compresores trabajan con una potencia entre 500 y 500.000 vatios a diferencia del moto compresor hermético estos motocompesores herméticos accesibles tienen partes que se pueden reparar sin dañar la carcasa como lo son: PARTES DEL COMPRESOR GRAFICO DEL COMPRESOR -El plato de válvulas -Los pistones
-Las bielas -El eje -Dispositivo de lubricación -Silenciador -Protector térmico -Válvula de seguridad -Rotor
4.2.
CONDENSADORES
La función principal de los condensadores es eliminar el calor contenido en los vapores que vienen del compresor a través de un medio de enfriamiento (aire o agua). Estos deben ser de suficiente volumen para que tenga amplia cabida de refrigerante comprimido y la superficie necesaria para obtener una rápida transferencia de calor latente del refrigerante al medio enfriador. En los condensadores se encuentran tres tipos de medios de enfriamiento: 4.2.1. CONDENSADORES DE AGUA Los condensadores de agua se utilizan para lugares de gran capacidad y que se encuentren a una temperatura mayor a 32°C o bien cuando el aire del ambiente tiene demasiadas impurezas. La problemática más importante en este caso radica en el consumo de agua, puesto que hay momentos en los cuales se usa gran cantidad de esta, por esta razón son más utilizados los de aire forzado.
En los condensadores que tienen como medio de enfriamiento el agua se encuentran tres clases:
De contracorriente. - Estos consisten en dos tubos un de un diámetro pequeño el cual está dentro del otro tubo que tiene un diámetro mayor, el agua circula por el tubo más pequeño y el gas o refrigerante pasa por el espacio que hay entre los dos tubos; este sistema se denomina contracorriente por que el ingreso del agua se hace por la parte inferior del condensador y el refrigerante por la parte superior, normalmente la temperatura del agua al calentamiento es de 8 a 12°C.
De inmersión.- Es un deposito en cuyo interior hay un serpentín por el cual circula el agua, tiene dos conexiones una de entrada y otra de salida, estos pueden trabajar ya sea en posición vertical o en horizontal, la admisión de agua es regulada por una válvula presostática cuyo caudal es función de la presión del vapor descargado; estos tienen como desventaja que no se pueden utilizar en lugares donde la temperatura llegue al punto de congelación del agua porque puede dañar el serpentín interno y que su limpieza solo se puede realizar pasando una solución especial (ácido Clorhídrico) por el serpentín para limpiarlo ya que carece de alguna tapa o acceso para limpiarlo.
Los multitubulares.- Están construidos de una forma similar a los de inmersión, sus diferencias son que tiene en su interior varios tubos de cobre lisos o aleteados por donde circula el agua, estos están unidos a una placas sobre las cuales de mandrinan, las tapas laterales son puestas herméticamente para evitar la salida del agua pero al retirarlas permiten una limpieza fácil de todo el haz de tubos.
4.2.2. CONDENSADORES MIXTOS Estos funcionan con agua y aire al mismo tiempo, estos son muy eficientes para grandes áreas y donde la temperatura del ambiente es muy variada, la característica principal de estos es que funcionan con una tercera parte del agua que uno de agua exclusivamente.
4.2.3. CONDENSADORES DE AIRE Los primeros condensadores que funcionaron por medio de circulación de aire se llamaron de circulación de aire por gravedad o condensador de placas, son los mismos de uso doméstico que
se encuentran hoy en día en las casas, pero este tipo de funcionamiento requiere gran cantidad de superficie de tubo. Para utilizar en la industria se emplean condensadores de tubo aleteado y circulación de aire forzado el cual se genera por el movimiento de unas aspas impulsadas por un motor eléctrico.
Normalmente en los condensadores de aire forzado se encuentran cerca del compresor y el separador de aceite, por lo cual se debe tener un buen flujo del aire y una buena ubicación del compresor para que el ventilador reemplace el aire caliente de la unidad por el aire frio del ambiente y tenga un buen funcionamiento.
Para que el condensador trabaje de una manera eficiente se toman en cuenta cinco puntos:
Construcción del conjunto de condensación
Temperatura del ambiente Ventilación del área Estado de limpieza del condensador Condiciones de funcionamiento
Teniendo en cuenta los anteriores puntos se puede calcular la capacidad de un condensador la cual se basa en: o
o
o
La superficie total de radiación formada por el tubo y aletas La temperatura del aire ambiente en que está ubicado el condensador La velocidad del aire a través del condensador.
4.2.4. VÁLVULA DE EXPANSIÓN Una válvula de expansión termostática está construida alrededor de un elemento termostático (1) separado del cuerpo de la válvula por un diafragma. Un tubo capilar conecta el cuerpo superior de la válvula a un bulbo (2), el cuerpo superior también contiene un resorte (4), este conjunto está conectado con el fondo de la válvula (3) por donde sale el refrigerante hacia el evaporador. El funcionamiento de una válvula de expansión termostática es determinado por tres presiones fundamentales: la presión del Bulbo (p1), la presión del evaporador (p2) y la presión del resorte (p3). Es importante resaltar que el resorte es usado para establecer el sobrecalentamiento. Su funcionamiento consiste en:
La presión del bulbo que actúa en la parte superior de la membrana y en dirección de apertura de la válvula.
La presión del evaporador, que influya en la parte interior de la membrana y en la dirección de cierre de válvula.
La fuerza del resorte, que influye en la parte inferior de la membrana y la única variable que es controlable por parte del técnico.
Válvula de expansión termostática con equilibrio interno de presión:
Su finalidad consiste en asegurar la alimentación automática de fluido frigorigeno al evaporador con objeto de obtener un llenado al máximo en función de las aportaciones de calor exterior.
Válvula de expiación con equilibrado externo de presión:
Su funcionamiento es idéntico a la válvula de expansión termostática con equilibrio interno, aunque por medio de una preso-estopa estancamos los vástagos que actúan sobre el fuelle y la aguja y así la presión de fuelle se mantiene a la presión que reina a la salida del evaporador. Para seleccionar una válvula de expansión correctamente se deben tener en cuenta los siguientes factores: 1. Caída de presión a través de la válvula. 2. Igualación de presión interna o externa. 3. Refrigerante. 4. Capacidad del evaporador. 5. Presión de evaporador. 6. Presión de condensación. Estos equipos tienen una marca realizada a laser en la parte superior de la membrana a si se sabe para qué refrigerante está diseñado.
4.2.5. EXPANSIONADOR CAPILAR También llamado tubo capilar se utiliza en refrigeradores domésticos y en ciertos muebles frigoríficos comerciales. Este está formado por un tubo de cobre que varía entre los 0,6 y 2,8 mm de diámetro y una longitud bien determinada para crear una pérdida de carga suficiente para equilibrar la diferencia de presión entre descarga y la aspiración. Su caudal está relacionado con esta diferencia de presión. Si aumenta esta presión, la capacidad del capilar crece de forma idéntica. Si la temperatura ambiente es poco elevada, la condensación se efectúa a baja temperatura y disminuye en consecuencia al flujo de salida capilar. Este caudal está relacionado con numerosos factores: o o o o o o o
o
Diámetro interior del tubo capilar. Longitud del tubo capilar. Estados de las paredes interiores. Contacto térmico con el tubo de aspiración. Naturaleza del fluido frigorigeno. Viscosidad de la mezcla fluido-aceite. Diferencia de presiones entre la aspiración y la descarga. Volumen desplazado por el compresor.
5. Refrigerante Son productos químicos que se pueden encontrar gaseosos o líquidos estos son usados como transmisores de calor en una maquina térmica. Para obtener una buena refrigeración en nuestro sistema el refrigerante que debemos utilizar debe contener ciertas características:
Hay varios tipos de refrigerante que dependiendo de cuál sea su aplicación serán seleccionados, pueden encontrarse divididos en tres grupos de seguridad: Grupo I de alta seguridad: se encuentran los refrigerantes que no son combustibles y cuya toxicidad en ligera o nula. Grupo II de alta seguridad: estos son tóxicos y son inflamables a 3,5% en volumen. Grupo III de alta seguridad: generalmente no son tóxicos pero tienen reglamentos estrictos para su uso y su nivel de combustión o explosión está por debajo del3,5% en volumen.
En 1990, dentro del programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUE) decidieron la supresión de los refrigerantes halogenados entre los que se encontraban R-11 – R12 – R-22 y R-502. Al momento de suceder esto se empezaron a desarrollar nuevos refrigerantes exentos de cloro o también llamados Hidroflourocarbonados (HFC) quienes reemplazaron a los clorofluorados (CFC); el primer gran cambio fue reemplazar el R12 por el HFC R-134a y en sustitución del R-502, que se emplea en bajas temperaturas como sustitución de este apareció el HFC 404A que es una mezcla azeotrópica de R-134a, R-125 y R-143a. Para este tipo de refrigerantes se debe tener en cuenta que contiene un aceite incongelable el cual no es compatible con los refrigerantes minerales o sintético utilizado por los CFC. Refrigerante R134a Este es un refrigerante HFC y sustituye a R12 en nuevas instalaciones, Este refrigerante no daña la capa de ozono, posee
gran estabilidad térmica y química, baja toxicidad y no es inflamable, pasee gran compatibilidad con la mayoría de materiales. Su miscibilidad parcial con los aceites poliésteres (POE) a base de éster, por tal razón se debe preverse que el retorno del aceite al compresor sea el correcto; se recomienda colocar un filtro en la aspiración ya que estos aceites tienden a limpiar y arrastrar impurezas. Las presiones de aspiración son más bajas y sus temperaturas de descarga son 10% menores que el R-12, por otra parte sus temperaturas de condensación son ligeramente más altas; tiene baja capacidad térmica pero alta conductividad térmica, sus aplicaciones son aire acondicionados para autos, refrigeradores domésticos y en transporte frigorífico en temperaturas positivas.
Cuando su temperatura de evaporación llega hasta -10°C tiene un rendimiento igual que el R-22, pero es recomendable no descender a menos de -20°C, para los intercambiadores de calor no hay necesidad de cambiar su superficie pueden usar la misma que para el R-12.
Su punto de ebullición se produce a una presión atmosférica de 1.013 Bar, la temperatura máxima de descarga es de 125°C. Este es compatible con el cobre, latón, hierro fundido y aluminio con sus aleaciones, por el contrario, no es compatible con el zinc, plomo y las aleaciones de aluminio con más de un 5% de magnesio entre otros como:
Presenta mayor riesgo de fugas que el R-12, es recomendable que las uniones no sean roscadas sino soldadas y tener mayor cuidado en la comprobación de fugas, debe utilizarse un detector especial que es ionico-electronico, adicional a esto las válvulas de expansión deben ser las adecuadas para este refrigerante las cuales ya existen en el mercado, de igual manera los filtros secadores a utilizar deben ser los recomendados por el fabricante. 6. Separadores de aceite Los compresores para su correcto funcionamiento deben utilizar gran cantidad de lubricante o aceite, pero esto genera el riesgo
de que este llegue a los intercambiadores térmicos, lo cual haría descender su eficacia y que se acumule en las vías del fluido frigorífero si este no tiene buena miscibilidad con el aceite. Por tal razón se debe realizar una separación efectiva y rápida de la mezcla de vapores polucionados con aceite que provienen del compresor para retornarlos al cárter del mismo en el menor tiempo, unos deflectores o filtros de tela metálica se encargan de reducir la velocidad de salida de este vapor de una manera brusca, el aceite ya separado llega al cárter por medio de un tubo de retorno en el cual en su inicio se encuentra una aguja unida a un flotador que regula la cantidad de aceite que va a pasar a los mecanismos del compresor. Todo lo anterior se realiza en un recipiente que se denomina separador de aceite, el tamaño y capacidad de este va en relación con el fluido frigorígeno, la potencia del compresor con el fin de que la separación del aceite pueda hacerse fácilmente, para hacer una correcta instalación del separador debe tenerse en cuenta la previa introducción de la cantidad de aceite incongelable necesaria para colocar el flotador en posición de funcionamiento.
Tercero. MEMORIA DESCRIPTIVA. A. Datos generales UBICACION MUNICIPIO DISTRITO
Av. Antonio Lorena 365. Municipalidad Distrital De Santiago. Santiago.
Cusco. Cusco.
PROVINCIA REGION
a. Localización geográfica La avenida Antonio Lorena en referencia con numero de lotización 365 pertenece a la municipalidad distrital de Santiago que se encuentra localizada en las siguientes coordenadas geográficas. LONGITUD LATITUD ALTITUD
96° 46 49” 17° 16 24” 3265 msnm
El lote en mención se encuentra situada en el extremo noroccidental de dicha jurisdicción distrital, perteneciente en dicho modo al exterior del casco histórico. Dicha urbanización está en colindancia con: NORTE SUR ESTE OESTE
Urb. Terminal interprovincial a Quillabamba. Hospital Antonio Lorena. Condominios y residencial Inka. Mercado Zarzuela.
B. Categoría administrativa y política. Esta urbanización cuenta con reconocimiento por la municipalidad distrital de Santiago desde 1986, con autonomía en dicha urbanización en cuestiones organizacionales bajo junta vecinal por sectores. C. Características principales Esta urbanización esta en creciente desarrollo, por consiguiente, existe un crecimiento demográfico exponencial dando lugar una existente demanda de vivir por este sector de la ciudad. D. Aspectos climáticos. Su ubicación geográfica proporciona un clima agradable durante la mayor parte del año, en referencia al clima de la ciudad del Cusco. Con Fuertes
lluvias entre los meses de septiembre a marzo y una época de friaje entre los meses de abril a agosto. E. Aspectos sociales No existe una inclinación hacia un modelo de desarrollo social, dejando a elección personal lo indicado. F. Actividad económica Su ubicación estratégica le da una salida directa hacia el norte, y su cercanía a diferentes puntos comerciales estratégicos ha primado para el desarrollo de comercio, así como el de condominios residenciales. G. Salarios e ingresos Indicativos sostienen que un 60% la población se dedica al comercio, 10% actividades gubernamentales y 30% otros. H. Actividad comercial Sus principales actividades comercial es referente al turismo, en segundo plano esta la actividad industrial que va ganando terreno y en una menor porción la de servidores públicos. I. Vivienda Ha registrado un desarrollo sostenible durante la última década, donde casi en su totalidad existe residencia de material noble. J. Educación Es una zona urbanística donde no se registra analfabetismo, una gran parte de su población cuenta con educación secundaria completa. K. Salud Cuenta con posta medica de grado 1, pero se proyecta en los próximos 2 años a una posta de grado 3, debido al crecimiento demográfico. Además del Hospital Antonio Lorena que se encuentra en una reestructuración.
L. Comunicaciones Cuenta con ingresos directos hacia la ciudad, así como pista y aceras en sus calles. Así mismo cuenta con buen alcance en radiocomunicaciones. M. Sector publico A. AGUA: Cuneta con buen abastecimiento las 24 horas del dia. B. LUZ: tienes un tendido de redes eléctricas primarias y
secundarias. C. DESAGUE: Tiene un control de desechos apropiado por parte de la municipalidad. N. Registros demográficos Según INEI, la urbanización Antonio Lorena, cuenta con una tasa de 8505 habitantes para el 2016 con un índice de hacinamiento de 6.45 personas por vivienda. Tasa de crecimiento de 4.75% y mortalidad 0.8%. Esto será indicativo para la matriz principal de abastecimiento.
Cuarto. I.
MEMORIA DE CALCULO.
Cálculo de instalaciones frigoríficas. Para seleccionar el equipo de refrigeración necesario, es preciso estimar o calcular la carga térmica del espacio a refrigerar, que llamaremos “CÁMARA”. Las ganancias de calor que forman parte de la carga térmica total, proceden de cuatro fuentes fundamentales: 1. Cálculo de carga por transmisión a través de los paramentos 1.1.
Pérdida de calor admisible por los paramentos La cantidad de calor por Ganancias de calor a través de las paredes depende de tres factores: a) Superficie total exterior de la cámara, nevera o recipiente b) Aislamiento empleado. c) Diferencia de temperatura entre la del ambiente exterior donde se halle Instalada la cámara, mueble o recipiente y la que debe obtenerse en su interior.
El cálculo del espesor de aislamiento se debe realizar para cada uno de los paramentos que componen la cámara frigorífica, teniendo en cuenta las diferencias constructivas y de temperatura que hay en cada uno de ellos. Partiendo de la fórmula general de la ganancia de calor:
Q = K × S ×∆t Donde: Q = Filtraciones de calor, en Kcal/h K = Coeficiente de transmisión térmica global, en Kcal/h m 2 ºC S = Superficie de transferencia en m 2 Δt = Diferencia entre las temperaturas del exterior y del interior de la cámara, en ºC Y dado que el valor de Q/S es la cantidad de calor que podemos permitir que se pierda por un paramento por unidad de superficie tendremos:
⁄ = ∆ = ℎ1 + ∑1 + ℎ1
Como el coeficiente de transmisión térmica global viene dado por:
Donde: K = Coeficiente de transmisión térmica global, en Kcal/h m 2 ºC ei = Espesores de los materiales que componen el paramento, en m λi = Conductividades de los materiales que componen el paramento, en Kcal/h m ºC hi = Conductancia del revestimiento interior de la cámara en Kcal/h m2 ºC he= Conductancia del revestimiento exterior de la cámara en Kcal/h m2 ºC Nota:
Si el fabricante de aislamientos nos da el valor de K, está despreciando 1/hi + 1/he, con lo que nos está dando un valor de K = λ/e. El espesor de aislamiento necesario para cada uno de los paramentos vendrá expresado mediante la fórmula:
= [Δ⁄ −ℎ1 + ∑1 + ℎ1]
Donde: e = Espesores del aislamiento necesario, en m λ = Conductividad del aislamiento seleccionado, en Kcal/h m ºC Δt = Diferencia entre las temperaturas del exterior y del interior de la cámara, en ºC Q / S = Pérdida de calor por m 2 fijada para la cámara, en Kcal/h m 2 Σei / λi = Espesores y conductividades de los materiales que componen el paramento, en m / Kcal/h m ºC hi = Conductancia del revestimiento interior de la cámara en Kcal/h m2 ºC he= Conductancia del revestimiento exterior de la cámara en Kcal/h m 2 ºC • Ciertos aislamientos de cámaras, consisten en una espuma de plástico laminada entre dos hojas metálicas. Cuando se usan estos paneles, el efecto del revestimiento en las características del “sándwich” es despreciable y no es preciso considerarlo en el cálculo del valor de K. Una vez establecido el coeficiente de transmisión térmica global K (habiendo considerado el espesor y la conductividad del aislamiento térmico seleccionado), la ganancia de calor viene dada por la ecuación básica:
Q = K × S ×∆t 1.2.
Diferencia de temperatura entre el espacio exterior y el espacio refrigerado Las temperaturas exteriores consideradas para aquellos paramentos que linden directamente con el exterior serán las recomendadas por el Ministerio de Industria y Energía para cada zona geográfica. En caso de no saberla se puede tomar: Te = te = 0,6 Tmax + 0,4 Tmed
Siendo: Tmax.- Tª máxima de la zona en el tiempo de funcionamiento de la cámara. Tmed.- Tª media de la zona en el tiempo de funcionamiento de la cámara. En el caso de paramentos expuestos al sol deberían tomarse una serie de factores de corrección. En todo caso, en el cálculo de cámaras frigoríficas se pueden tomar las siguientes temperaturas exteriores: ♦En techos:
Te = te +15 ºC ♦En paredes orientadas al
Oeste:
Te = te +10 ºC ♦En paredes orientadas al Sur o
al Este:
Te = te + 5 ºC ♦Las paredes orientadas al Norte no
necesitan corrección.
Las temperaturas exteriores consideradas para aquellos paramentos que limiten con otro local será la temperatura de los mismos, así:
♦De separación con local climatizado:
Te = Temperatura de c limatización ♦De separación con local no
climatizado:
Te = te − fc
fc = Es un valor entre 2 y 5 (normalmente se toma 3,5)
Para el suelo se tomarán las siguientes temperaturas: ♦En condiciones normales:
Te =15 ºC
= +152
♦En caso de que se disponga de vacío sanitario:
♦En
caso de que el suelo se encuentre encima de local y no tengamos datos: Te = 25 ºC Se tomará como temperatura del espacio refrigerado como aquella necesaria para la conservación óptima del producto almacenado.
MINISTERIO DEL AMBIENTE – SENAMHI
1.3. Cálculo del espesor de aislamiento Cálculos de espesores de aislamiento y transmisión o transferencia de calor a través de los paramentos exteriores.
2. Cálculo de carga térmica del producto Para productos que necesitan refrigeración: Pescado, carnes, lácteos, etc.
2.1.
Calor del producto para llevarlo a la temperatura del espacio refrigerado La cantidad de calor a extraer de un producto para llevarlo a la temperatura de la zona de refrigeración será:
2.2. Calor por respiración del producto Las frutas y los vegetales continúan con vida después de su recolección y continúan sufriendo cambios mientras están almacenadas. Lo más importante de esos cambios son los producidos por la respiración, que es un proceso durante el cual el oxígeno del aire se combina con los carbohidratos en el tejido de la planta dando como resultado la formación de dióxido de carbono y calor. El calor eliminado es llamado calor de respiración y debe ser considerado como una parte de la carga del producto donde cantidades considerable de frutas y/o vegetales están almacenados a una temperatura superior a la de congelación. La cantidad de calor involucrada en el proceso de respiración depende del tipo y temperatura del producto. La carga del producto proveniente del calor de respiración se calcula multiplicando la masa total del producto por el calor de respiración obtenido en las Tablas, o sea:
Q = masa del producto × Calor de respiración Para el producto almacenado se loma como calor de respiración 0,4 kcal/kg Si no se conoce el valor del calor de respiración del producto diario de entrada en la cámara se toma el valor de 2,2 kcal/kg
3. Cálculo de carga térmica por renovación de aire
Cada vez que la cámara se abre el aire exterior penetra en la zona de refrigeración. La temperatura y humedad relativa de este aire cálido deben ser integradas en las condiciones interiores, con el subsiguiente incremento de la carga. Es difícil determinar éste con cierto grado de exactitud. La cantidad de veces que se abre una cámara depende más de su volumen, que del número de puertas que tenga. Las Tablas de Renovaciones, indican el número de cambios de aire (renovaciones) en 24 horas, para distintos volúmenes de cámaras, basados en experiencias prácticas. El calor a extraer del aire exterior, para adaptarlo a las condiciones interiores de la cámara, se obtiene del diagrama psicométrico, teniendo en cuenta las condiciones de entrada del aire y del mismo dentro de la cámara. La Tabla de Renovaciones no debe usarse cuando se prevea una ventilación con aire exterior. La carga de ventilación, en estas condiciones, reemplazará la relativa a la apertura, de las puertas, si es mayor que ésta. Los m 3/s. de aire de ventilación deben ser utilizados, según las Tablas, para obtener la carga de calor debida a ésta circunstancia. Para reducir las infiltraciones a través de las puertas, pueden utilizarse varios sistemas, entre los que se encuentran, las cortinas de aire o bandas elásticas, las antecámaras y las puertas automáticas. Las reducciones conseguidas en el volumen de aire introducido en la cámara pueden variar, en función de la aplicación y método de tratamiento de la puerta que se utilice. La reducción en el caudal de aire puede ser obtenida a través del fabricante de las puertas y/o por la experiencia práctica. El calor por renovación de aire se calculará aplicando la fórmula:
= 1 ° ℎ −ℎ
Donde: Q = Calor por renovaciones de aire Kcal/día V = Volumen de la cámara en m 3 1/Ve = Densidad del aire en Kg/m 3
hext = Entalpía del aire exterior en Kcal/Kg hint = Entalpía del aire interior en Kcal/Kg Si se desconoce el nivel de infiltraciones que puede tener la cámara podemos estimar las pérdidas por este motivo: ♦Para cámaras grandes de almacenamiento en un 10
%.
♦Para cámaras de almacenamiento y distribución en un 25 %. ♦Para las cámaras pequeñas en un 40 %. ♦Para
las cámaras de hortalizas o frutas se deben de producir 4 renovaciones diarias de volumen de la cámara como mínimo. 4. Cálculo de carga térmica por fuentes internas 4.1.
Ganancias de calor por persona Las 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 el de 150Kcal/h. Cuando el ocupante penetre en la cámara por cortos espacios de tiempo, arrastrará consigo grandes cantidades de calor, muy por encima de las indicadas en las Tablas. Por ello, éstas deben se aumentadas cautelarmente si el tránsito de este tipo de cargas es importante. El calor total de las personas será:
Q = n × q ×t Siendo n el número de personas que entran en la cámara y t el tiempo medio de permanencia. 4.2.
Ganancias de calor por el alumbrado Si se conoce la potencia del alumbrado instalado el valor será:
Q = P ×t
Siendo P la potencia instalada y t el tiempo de funcionamiento diario.
Para los fluorescentes se toma un 25 % de incremento de la potencia instalada. Si se desconoce la potencia instalada se puede tomar:
♦Para zonas de
almacenamiento 12 W/m 2.
♦Para zonas de trabajo 27 W/m 2.
En este último cálculo, hemos de tener en cuenta que 1 W en lámparas incandescentes normales equivalen aproximadamente a 0,2 W en lámparas de bajo consumo. 4.3.
Ganancias de calor por servicio Toda energía, disipada en el interior del espacio refrigerado (aperturas de puertas, maquinaria, calentadores, etc.) debe ser incluida en la carga térmica. En todo caso la ganancia por este tipo de cargas, si no se dispone de la información suficiente, se puede calcular como un 5 ó 10 % de la carga por transmisión de los paramentos, enfriamiento del produjo y por respiración del producto. (Tomaremos un 5 % cuando conozcamos la maquinaria y un 10 % cuando no la conozcamos) En caso de no conocer las cargas por personas y alumbrado se puede tomar un 15 %.
0, 0 5 = {0,0,1105} ( + + ó)
Recordar que para poder realizar esta operación (y las siguientes) debemos pasar el calor por paramentos a Kcal/día. 4.4.
Ganancias de calor por los ventiladores de los evaporadores Como la potencia de los ventiladores se desconoce a priori se considerará para este concepto un 10 % de la suma de las potencias calculadas en los apartados anteriores.
Así:
=0,10 (á + + ó ++ ó) + +ó 5. Obtención de la carga térmica total 5.1. Informe de cálculo de carga térmica Para obtener la carga térmica total deben sumarse todas las cargas obtenidas anteriormente y aplicarle un factor de seguridad del 10 %, con o que nos quedará:
=1,10 (á + + ó ++ ó+ + )+ó Se deben tener en cuenta para calcular la carga térmica total las horas de funcionamiento de los equipos. TABLA I: DENSIDAD DE ALMACENAMIENTO.
INFORME DE CALCULO DE CARGA TERMICA
COMPROBACION:
II.
Cálculo y dimensionamiento de tuberías.
III.
Cálculo y dimensionamiento de cámara. El dimensionamiento de la cámara será de acuerdo a la necesidad y demanda de productos según estudio de consumo y que se dio a conocer anteriormente.
IV.
Cálculo de comprensores. Es así como la máquina frigorífica de refrigeración por compresión desplaza la energía entre dos focos; creando zonas de alta y baja presión confinadas en intercambiadores de calor, mientras estos procesos de intercambio de energía se suceden cuando el fluido refrigerante se encuentra en procesos de cambio de estado; de líquido a vapor, y viceversa.
V.
Calculo de condensadores Disipa calor a alta temperatura, el calor ganado en el evaporador más la energía introducida en el ciclo durante la compresión. Se produce la condensación del refrigerante a presión y temperatura elevadas.
VI.
Cálculo de evaporadores Se gana calor a baja temperatura, generando efecto de refrigeración mediante la evaporación del refrigerante a baja presión y temperatura.
Quinto.
ESPESIFICACIONES TECNICAS.
I.
Generales A. Dimensiones Largo 4.5 metros Ancho 4.5 metros Altura 3.5 metros SUELO Revestido con hormigón
II.
Equipos A. Chillers Marca Modelo Característica
CARRIER AQUAFORCE® - 30HX LÍQUIDO INTERIOR DE ALTA EFICIENCIA COMPRESOR DE TORNILLO (75 - 265 Toneladas)
B. Comprensores YORK AMMONIA RECIPROCATING Modelo R164-A-171E OSA (16 cyl) Característica Driven by 200Hp, 440 Volts, 1180 RPM electric motor, overall dimension of package: Dims: 104"L x 47"w x 70"h Marca
C. Unidades condensadoras Marca
CARRIER Modelo Airstream™ - 42B Característica Unidades evaporadoras de tipo cúbico industrial para refrigeración a alta, media, baja temperatura y ultracongelación, con pasos de aleta de 4, 5, 7 y 10 mm respectivamente, y potencias de hasta 86,8 kW. D. Unidades evaporadoras Marca
CARRIER
Modelo
VRF – XPOWER 60 HZ & 50 HZ - Serie KH
Característica
III.
Conexión de hasta 64 unidades interiores Línea completa de unidades interiores Compresores DC inverter Eficiencias que sobrepasan 14 EER al 100% de capacidad Conexión de tubería de hasta 1000 metros Capacidades de hasta 72 HP Niveles de ruido tan bajos como 45 dB Construcción robusta Capacidad de control avanzada y módulos de conexión BMS Aplicación de control central con acceso web
Accesorios A. Tuberías MARCA:
EMEMSA
NORMA: CARACTERISTIVAS
Tubería de cobre 3/4”
B. Cámara Madera de contra placado 12cm Doble vidrio acondicionado 0.8 cm c/u Fibra de vidrio con contra placado de polivinilo de 10 cm. Revestido con hormigón de 45 cm
PUERTA: VENTANAS: PAREDES TECHO: PISO:
Sexto. I.
ANALISIS DE COSTOS.
Costos unitarios directos A. Costos en personal
ITEM CODIGO 1 101001
B.
CARGO
CANTIDAD
Sueldo
Residente
1
S/.2,450.00
2
101002
Asistente
1
S/.2,050.00
3
101003
Capataz
2
S/.1,850.00
4 5
101004 Operario 101005 Almacenero
4 1
S/.1,450.00 S/.1,250.00
6
101006
1
S/.1,250.00
Seguridad
Costos de materiales
ITEM 1
CODIGO 201001
NOMBRE Tubo de cobre de 1/2"
2 3
201002 201003
tubo de cobre de 1/4" tuberia aislante armeaflex 1/2"
4
201004
tuberia aislante armeaflex 1/4"
5
201005
Cinta aislante ó cinta armaflex
6
201006
Roscas par tubo de ½”
7
201007
Roscar para tubo de ¼”
8
201008
Canaleta para Aire refigerado con tapa
9
201009
Ménsulas en L
10
201010
11
201011
12
201012
Sílentblocks Tornillos con taco o tacos metálicos de expansión (8 a 10 mm) Tubo de desagüe
13
201013
Conexión T
14
201014
Cable de Red
15
201015
Silicona o pasta de sellar
16
C.
201016
Regleta de conexión eléctrica
Costos equipos y herramientas
ITEM 1
CODIGO 301001
NOMBRE Manometro
2
301002
Juego de Abocador
3
301003
Corta Tubo
4
301004
Soga
5
301005
Andamios de carga
6
301006
Plumetas de carga
7 8
301007 301008
Dobla tubo Extension de corriente
9
301009
EPP
10
301010
Tarugos, tornillos y abrazaderas
11
301011
Pegamento industrial
12 13
301012 301013
Taladro percutor R1000 Juego de brocas para cemento
14
301014
Juego de brocas para madera
15
301015
Juego de destornillador plano
16
301016
Juego de destornillador estrella
17
301017
Martillo (Comba)
18
301018
Martillo (Goma)
19
301019
Juego de cinceles
20
301020
Tornillos y tuercas 3/4 "
21
301021
Juego expansor
22
301022
Tijera
23
301023
Multimetro
24 25
301024 301025
Pinza amperimetrica Medidor de temperatura y humedad
26
301026
Tinner
27
301027
Camara fotografica
28
301028
Arnes de seguridad
29
301029
Llave inglesa 34"
30
301030
Llave francesa 24"
31 32
301031 301032
Alicate y pinzas Hidrolavadora
33
301033
Llaves tipo THOR
34
301034
Llavez tipo Allen
35
301035
Bomba de vacio
II.
36
301036
Balon de nitrogeno
37
301037
Equipo de oxicorte
38 39
301038 301039
Varios Cinta aislante
40
301040
Cinta de colores
41
301041
Cinta de seguridad
42
301042
Escobas y escobillas
43
301043
Trapo industrial
Costos unitarios indirectos
