Camara Frigorifica Para Carne de Cerdo

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Mecánica

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Faculta de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica

“Cálculo y planificación para cámara frigorífica para almacenar carne de cerdo” Informe presentado para el curso de refrigeración, por: Tomás Marín Mery Michael Muñoz Montenegro

Bajo la dirección de: Yunesky Masip – Profesor Cátedra 12/06/2015

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1


Índice 1.1.

Introducción...................................................................3

1.2.

Objetivo General....................................................................................... 4

1.3.

Objetivos específicos.................................................................................4

2. Conservación y refrigeración de alimentos...........................4 2.1.

Sistema de refrigeración...........................................................................5

2.2. Cambios durante el proceso........................................................................6 2.2.2. Durante la congelación.............................................................................6 2.2.3. Cambios durante la descongelación.........................................................7 2.2.4.

Aspectos para diseño Cámara de conservación.....................................7

2.2.5.

Tiempo de enfriado de las carnes..........................................................8

2.2.6.

Aspectos Térmicos.................................................................................9

Capítulo 3 Dimensionamiento de la cámara.............................12 3.1.

Almacenamiento de la carne...................................................................12

3.3.

Dimensionamiento cámara...............................................................13

3.3.1. Cálculo dimensión cerdos......................................................................13

CAPÍTULO 4 TEORÍA DE CÁLCULO............................................14 Calculo calor sensible y latente de la carne de cerdo.......................................14 Cálculo por respiración del producto................................................................15 Calculo de carga térmica por renovación de aire..............................................16 Ganancia por paredes o parámetros.................................................................18 Ganancia de calor por persona.........................................................................22 Ganancia de calor por el alumbrado.................................................................23 Ganancia de calor por servicio..........................................................................24 4.1

Ganancia de calor por los ventiladores de los evaporadores...............24

Carga térmica total........................................................................................... 25

Capítulo 5 Selección cámara frigorífica y elementos................27 Elección puerta cámara frigorífica....................................................................27 Elección del Equipo Refrigerante......................................................................28

Bibliografía........................................................................... 35 Conclusión............................................................................36

2

2


1.1. Introducción Desde tiempos inmemoriales que el hombre ha buscado conservar sus alimentos después de la recolección o incluso la casa, con el fin de no perder lo que le sobraba de cada faena, es así que empiezan an inventarse métodos para su conservación. Centrándonos en la carne Como Tal, es aquí en donde el hombre de antaño invento la refrigeración, conservando su presa mediante el uso de hielo en sus cuevas para así con el paso del tiempo llegar a las llamadas cámara de frío o frigoríficas. La refrigeración de carne en la actualidad es un proceso muy importante dentro de la alimentación, permitiendo el almacenamiento y su posterior venta en condiciones óptimas para su consumo, ya que este método a diferencia de los métodos de salado de carne o ahumado, no daña las propiedades elementales del producto, si se efectúa de buena manera y siguiendo las normas establecidas. Es así como se llega a las cámaras de refrigeración para carne, en las cuales hay que tener en cuenta una serie de parámetros para su diseño y un manejo de las normas que permitan un buen desarrollo al producto que se quiere entregar. Lo que se verá plasmado en la realización de este informe

3

3


1.2. Objetivo General. Diseño de una cámara para conservación de carne de cerdo.

1.3. Objetivos específicos.      

Cumplir con las fechas estipuladas. Cumplir con las condiciones establecidas. Estudiar las alternativas de solución posibles al problema. Seleccionar una alternativa solución. Cálculo de partes y equipos necesarios. Selección de equipos.

2. Conservación y refrigeración de alimentos. Para el estudio del diseño de una cámara de conservación de alimentos es necesario conocer el comportamiento de los alimentos a refrigerar en función de la temperatura y la humedad. Para esto es necesario tener un control de la temperatura y la humedad. El

manejo de

la

temperatura está directamente asociado a

la

descomposición de la materia (carne de animal en este caso). En la cual el frío no destruye los microorganismos presentes, sino que demora y la reproducción de estos agentes. Donde en el siguiente grafico se puede observar

una

relación

entre

los

logaritmos

de

UFC

“Unidades

Formadoras de Colonias” (representa un número de bacterias por unidad de área) v/s los días. En la cual se establecen temperaturas de trabajo y rango en que hay modificaciones importantes en la carne como el olor o la viscosidad.

4

4


Grafico 1.Crecimiento bacteriológico en carne almacenada a diversas temperaturas.

2.1. Sistema de refrigeración Para la refrigeración de la carne, generalmente se utilizar sistemas de

enfriamiento de

aire mediante sistemas mecánico. Donde la

refrigeración consta de dos etapas relevantes:

 Disminución de la temperatura de la carne.  Mantenimiento de la carne a baja temperatura.

Para lograr un correcto funcionamiento de la cámara considerando estas etapas, se deben manejar 3 parámetros: temperatura, humedad relativa y velocidad del aire. Otros métodos de enfriamiento son la utilización de líquidos refrigerantes. Entre los refrigerantes utilizados en la actualidad se encuentran:      

R134 R404A R407 R22 R12 Freón R50

5

5


Para la refrigeración mediante técnicas frigoríficas existen 4 puntos importantes a manejar:  Los productos a conservar deben encontrarse inicialmente sanos.  Es necesario seleccionar un refrigerante adecuado  Es importante mantener la “cadena de frio” durante el periodo de refrigeración  Se deben cumplir las temperaturas y humedades relativas correspondientes a cada tipo de alimento que se refrigere.

2.2. Cambios durante el proceso. 2.2.1. Antes de la congelación.  Después del sacrificio del animal se inicia la transformación de glucógeno en ácido láctico de manera irreversible.  Los pigmentos cambian de color por reacciones redox, las grasas se

oxidan,

las

enzimas hidrolíticas degradan

a los

tejidos

reblandeciéndolos.

2.2.2. Durante la congelación.  El volumen del alimento congelado aumenta y se forman cristales de hielo durante el enfriamiento. (Figura 1)  En la congelación lenta los cristales son de mayor tamaño, acumulándose en las células, en cambio en la congelación rápida son de menor tamaño.  Las células pierden agua por la formación de hielo con lo que aumenta la concentración de los solutos no congelados disminuyendo continuamente el punto de congelación hasta un equilibrio.  Esto produce

una

aceleración

de

la

precipitación

y

desnaturalización de las proteínas ocasionando cambios irreversibles en los sistemas coloidales.  Las reacciones químicas y enzimáticas

continúan

muy

lentamente. 6

6


 Las proteínas de las carnes (aves y pescados) sufren una deshidratación irreversible.  Las grasas pueden oxidarse e hidrolizarse.  Los alimentos pueden desecarse superficialmente, cuando se subliman los cristales de hielo distribuidos en su parte exterior; produciendo las llamadas quemaduras de hielo. (Frutos, hortalizas, aves y pescados).

Figura 1. Formación de cristales de hielo.

2.2.3. Cambios durante la descongelación o Durante la descongelación se acelera la acción enzimática; y si esta es muy lenta, se puede producir desarrollo microbiano. o Las carnes al descongelarse producen un exudado o sangría (pérdida de líquido).

2.2.4. Aspectos para diseño Cámara de conservación. De la cámara de conservación es importante considerar el lugar en donde se desea situar dicho equipo. o Cuando la cámara este situada al aire libre, esta debe de evitar la exposición directa al sol. o Donde será necesario utilizar un doble techo o paredes con paso de aire intermedias a la cámara. 7

7


o En caso de la utilización de una cuartos ya construidos o elementos de ella (paredes pisos, etc.) será necesario el análisis de las pérdidas de calor y la humedad presentes en los elementos a aprovechar. o Se deberá disponer un sistema de iluminación dentro de la cámara, que se maneje desde el exterior de esta. o La disposición y utilización de barras, ganchos y cajas de almacenaje dependerá de la cantidad y del tipo de producto a almacenar.

2.2.5. Tiempo de enfriado de las carnes.

Grafico 2. Curvas de tiempos de refrigeración.

 Curva

A:

refrigeración

ultrarrápida

(tiempo

de

semi-

enfriamiento 4 horas); existe riesgo de acortamiento por el frío.  Curva B: refrigeración rápida (tiempo de semi-enfriamiento 8 horas); no existe riesgo de acortamiento por frío ni de putrefacción  Curva C: refrigeración lenta (tiempo de semi-enfriamiento 20 horas); existe riesgo de putrefacción.

8

8


Dados los tipos de enfriamiento posibles, se estima que el enfriamiento rápido es el más beneficioso. Debido a que en el enfriamiento lento se corre el riesgo de putrefacción. Y en el enfriamiento ultrarrápido se produce el acortamiento por frio (cambia el endurecimiento de la carne, en relación a la dureza con la cual entro al proceso de refrigeración) Refrigeración

Rápida:

es

el

proceso

más

adecuado

para

la

conservación de alimentos, donde las canales son llevadas a dos condiciones 1.- en el primer tiempo: el aire se encuentra en un rango de -2 a 4°C, donde la circulación del aire es (humedad

relativa)

del

de

90%.

1,5

Esta

a fase

2 se

m/s con una denomina

HR

semi-

enfriamiento, cuyos tiempos son de 8 hrs para el vacuno y 4 hrs para el cerdo aproximadamente. 2. - en la segunda fase se reduce la velocidad del aire, y la temperatura es de 0°C.

2.2.6. Aspectos Térmicos. Los fenómenos de transferencia de calor corresponde al traspaso de energía térmica, este fenómeno se representa a través de los cambios de temperatura. Los mecanismos de transferencia de calor son: a.

Conducción .

Es el mecanismo de traspaso de energía entre dos o más cuerpos sólidos. En flujo de calor va de mayor a menor temperatura. El modelo matemático de Este fenómeno se representa por la Ley de Fourier. Ley de Fourier:

9

9


Ecuación 1.Ley de Fourier

Donde: q= es el flujo de calor por conducción

k= conductividad

térmica del material A= área transversal al flujo de calor

d T= variación de

temperatura dx= variación de espesor del material b. Radiación. Es el mecanismo de transferencia donde el traspaso de energía se realiza entre dos o más cuerpos con distinta cantidad de energía. Donde los cuerpos poseen una distancia entre sí. El modelo matemático para la radiación está dado por la Ley de StefanBoltzmann. Ley de Stefan-Boltzmann:

Ecuación 2. Ley de Stefan-Boltzmann. Donde q= es el flujo de calor por radiación =Constante de Stefan-Boltzmann A= área de radiación

= factor de emisividad 1 0

10


= factor de forma

T1 = temperatura superficial

T2 = temperatura del cuerpo receptor

c. Convección. Es una de las tres formas de transferencia de calor, donde el flujo se produce a través de un medio fluido, sea liquido o gas. El modelo asociado a la convección está dado por la Ley de enfriamiento de Newton:

Ecuación 3. Ley de Newton.

Donde: q = flujo de calor por convección = coeficiente pelicular convectivo medio A= área de transferencia de calor = temperatura del fluido. Tw= temperatura superficial del cuerpo.

1 1

11


Capítulo 3 Dimensionamiento de la cámara. 3.1. Almacenamiento de la carne. La carne sin un sistema de refrigeración o carne fresca es muy propensa al ataque de bacterias del aire, la reproducción de estas aumenta a medida que aumenta la temperatura y la humedad, es por esto que cuando no se dispone de un sistema de refrigeración la carne debe ser vendida dentro de las primeras 12 hrs desde la muerte del animal. Como se menciona anteriormente los cambios físicos, químicos y microbiológicos en la carne fresca son estrictamente una función de la temperatura y la humedad. El control de la temperatura y la humedad constituye en la actualidad el método más importante de conservación de la carne para atenerse a las necesidades del mercado. La temperatura ideal de almacenamiento de la carne fresca oscila en torno al punto de congelación alrededor de -3°C para el cerdo y el pollo.

Tabla 1. Extracto temperatura de conservación de cerdo.

1 2

12


Además

se

toman

las

siguientes

consideraciones

para

el

dimensionamiento: o Piso del material impermeable,

antideslizante y

con

pendiente hacia el punto de drenaje. o Las paredes, techos y puertas deberán estar revestidos con un material impermeable de fácil lavado y desinfección, y las puertas deberán tener dispositivos que permitan su apertura desde el interior. o Buena iluminación y una calidad tal que no altere el color natural de las canales y subproductos.

3.3. Dimensionamiento cámara. Para el dimensionamiento de la cámara para conservación de carne de cerdo se toman consideraciones diferentes para cada tipo animal, ya que su conservación es diferente, ya que el cerdo se almacena en rieles que mantienen la canal completa o media canal, dependiendo de cómo se quiera conservar. Por estos motivos se tiene una consideración general y después se procede individualmente: Tipo de carne Cerdo

Peso Promedio 250.000 kg

Densidad carga 375.000 kg mlineal

Tabla 4. Características carnes a conservar.

3.3.1. Cálculo dimensión cerdos. El cerdo faenado se trabajó en canales, esto quiere decir que una canal es un cerdo entero sin vísceras y cabeza, por ende media canal es la mitad del cerdo faenado, se almacenan en rieles, que es un dispositivo que permite una mejor manipulación de la carne del cerdo. 1 3

13


CAPÍTULO 4 TEORÍA DE CÁLCULO. Calculo calor sensible y latente de la carne de cerdo Una vez que se conoce las temperaturas necesarias para el almacenamiento en cada una de las cámaras, se prosigue con el cálculo de calores sensible y latente para cada caso. Para el cálculo de calor sensible utilizaremos: Qs=m∗Ce∗( te−ts )=[

kcal ] dia

Para el cálculo de calor latente utilizaremos: Ql=m∗Cl=[

kcal ] dia

Cámara de Pre-frío Calor sensible del durazno en la cámara de pre-frío. Masa cerdo diaria kg/día 35.714 Temperatura inicial °C 20 Temperatura final °C 1 1.357.13 Calor sensible generado Kcal/día 2

Cámara de Frío

Calor sensible de la carne de cerdo en la cámara de frío Antes de congelar Masa cerdo diaria kg/día 35.714 Temperatura inicial °C 1 Temperatura final °C -2 Calor sensible generado - antes de congelar Kcal/día 214.284

1 4

14


Calor latente de la carne de cerdo en la cámara Masa cerdo diaria kg/día Temperatura inicial - agua estado liquido °C Temperatura final - agua estado solido °C Calor sensible generado - antes de congelar Kcal/dia

de frío 35.714 -2 -2 4.464.25 0

Calor sensible de la carne de cerdo en la cámara de frío Después de congelar Masa cerdo diaria kg/día 35.714 Temperatura inicial °C -2 Temperatura final °C -18 Calor sensible generado - antes de congelar Kcal/día 742851

Cálculo por respiración del producto. Aunque no se calculara ya que es para frutas y vegetales, es importante conocerlo. Las frutas y los vegetales continúan con vida después de su recolección y también 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 almacenadas 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.

1 5

15


La carga del producto proveniente del calor de respiración se calcula multiplicando la masa total del producto por el calor de respiración obtenido de las tablas. Se tiene:

Ecuación

18.Calor

por

Respiración

del

producto. Para el producto almacenado se toma como calor de respiración de 0,4 Kcal/Kg °C = 1673,6 J/Kg °C. 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 °C = 9204,8 J/Kg °C. = 2,2 * 250000 = 550000 kcal.

Calculo de carga térmica por renovación de aire Para establecer este valor es necesario tener claro las dimensiones de nuestras cámaras a diseñar y así obtener el volumen en el cual el aire se encuentra circulando. En este caso las dimensiones son las siguientes: Dimensiones frío Largo Ancho Altura Volumen

cámara prem m m m3

20 15 5 1500

Dimensiones cámara frío Largo m 20 Ancho m 15 Altura m 5 Volumen m3 1500 Dimensiones ante-cámara Largo m 20 1 6

16


Ancho Altura Volumen

m m m3

5 5 500

El número de renovaciones es posible obtenerlo mediante tabla con el volumen ya calculado.

Numero de renovaciones para 1500 m3 = 1,95

Para obtener el cálculo de carga térmica por renovación de aire utilizaremos: h ext−h∫ ¿ Q ren. puertas= pm∗V∗npuertas∗¿ Cámara de pre-frio Carga térmica por renovación de aire cámara T° máxima verano clima °C Densidad interior aire 1°C Kg/m3 Densidad exterior aire 35°C Kg/m3 Densidad Promedio PREFRIO Kg/m3 C esp. aire Kj/Kg K Entalpia 1°C Kj/Kg Entalpia 35°C Kj/Kg kcal/dí Carga térmica por renovación de aire a

1 7

35 1,292 1,127 1,343 1,005 7 40 12963 3

17


Cámara de frío Carga térmica por renovación de aire Densidad interior aire -18°C Densidad exterior aire 35°C Densidad Promedio FRIO C esp. aire Entalpia -18°C Entalpia 35°C Carga térmica por renovación de aire

Kg/m3 Kg/m3

1,394 1,127 1,209 Kg/m3 5 Kj/Kg K 1,005 Kj/Kg 0 Kj/Kg 40 kcal/dí 10885 a 5

Ganancia por paredes o parámetros Cálculo de entrada de calor por paredes techo, se omitirá el cálculo de entrada o salida de calor por el piso, ya que se considera un excelente aislante y no existe transferencia de calor de ningún tipo. A continuación se mostrará la disposición de las cámaras.

El calor que entra por las paredes está dado por la siguiente expresión: Q=K∗S∗∆ T 1 8

18


Q= Calor ganador por párametros (kcal/hr) K=coeficiente térmica global (W/m^2*°C) S= Área de transferencia en m^2 ∆ T = Diferencia temperaturas entre exterior e interior (°C) Se realizará una corrección a las temperaturas: Texterior por el este = te + 10°C – fc : fc= factor de corrección ya que en esta pared se encuentra la sala de máquinas. Texterior por el oeste = te + 5°C Texterior por el sur = no tiene variación Texterior por el norte = te + 5°C Donde te = 35°C

Para la cámara de pre-frio:

Pared Este Pared Norte Pared Sur Techo Antecám ara

Temperatura corregida

Área

41,5

100

40,5

40 35 50

75 75 300

39 34 49

10

100

9

∆T

Para la cámara de frío:

Pared Oeste Pared Norte Pared Sur Techo Antecám ara

Temperatura corregida

Área

40

100

58

40 35 50

75 75 300

58 53 68

10

100

28

1 9

∆T

19


Cálculo del coeficiente térmico global:

Para ambas cámaras la conductancia del revestimiento interior = 8 W/m^2*°C Para ambas cámaras la conductancia del revestimiento exterior = 20 W/m^2*°C

Para obtener los valores de resistencia térmica en el caso del aire en contacto con la pared exterior mediante convección natural la norma UNE en ISO 10 456:2001 nos otorga la siguiente tabla.

2 0

20


Espesores de los distintos materiales:   

Cielo cámara : 20 cm de madera, 7,6 cm de poliestireno expandido Paredes cámara : 2 láminas de 0,2 cm de acero, 12,7 cm de poliestireno expandido Piso cámara: 10,2 cm de lana mineral, 12,5 cm de losa y 7,5 cm de acabado.

Conductividad de los materiales: POLIESTIRENO EXPANDIDO PLANCHAS DE ACERO Conductivid W/m° 0,02 Conductividad W/m° 5 ad λ C 9 λ C 0

MADERA Conductivi W/m 0,1 dad λ °C 3

Usando la fórmula de K general se tiene: Haciendo los respectivos cambios de unidades se tiene que para la cámara de frío:

K ( W/m^2*°C) Pared Oeste 0,22 Pared Norte 0,22 Pared Sur 0,22 Techo 0,23 Antecámara 0,22

K (kcal/día*m^2*° C) 4,54 4,54 4,54 4,77 4,46

Para la cámara de pre-frío:

K ( W/m^2*°C) Pared Este 0,22 Pared Norte 0,22 Pared Sur 0,22 Techo 0,23 Antecámara 0,23

K (kcal/día*m^2* °C) 4,54 4,54 4,54 4,77 4,69 2 1

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Usando la fórmula general del calor ganador por paredes y techos se tiene: Para la cámara de frío: Pared Oeste Pared Norte Pared Sur Techo Antecámara Total

Q (Kcal/día) 26322,99 19742,24 18040,32 97288,96 12501,78 173896,293

Para la cámara de pre-frio: Pared Este Pared Norte Pared Sur Techo Antecámara Total

Q (Kcal/día) 18380,71 13274,96 11573,04 70105,28 4219,15 117553,1

Ganancia de calor por persona En nuestra cámara frigorífica se encuentran trabajando 6 personas durante 8 horas diarias, éstas 6 personas trabajan 8 horas en la cámara de frío y otras 8 horas en la cámara de pre-frío. Según el ASRAE, según la temperatura de la cámara será el W desprendido por las personas.

Para la cámara de frío: se tiene que cada persona genera un calor de 385 W Para la cámara de pre-frío: se tiene que cada persona genera un calor de 270 W

2 2

22


Para realizar el cálculo total de calor generado por las personas:

Donde n = es el número de personas q = el calor generado por cada persona t = tiempo trabajando de cada persona Para la cámara de frío: 6 persona trabajan 8 hr diarias Q ganancia (W*h/día) Q ganancia (kcal/día)

Camara de Frio -18°C desp. 385 Watts 18480 11550

Potencia por Para zonas de trabajo 27 W/m^2 alumbrado Camara de Prefrio Cámara 3 persona trabajan 4 hr de Cámara de Pre-frio Frio 1°C desprende 270 diarias Q (W*h) 10800 10800 W Q ganancia (W*h/día) Q (kcal/día) 6750 675012960 Q ganancia (kcal/día) 8100

Para la cámara de pre-frío:

Ganancia de calor por el alumbrado Como desconocemos la potencia del alumbrado, tomaremos el usado para zonas de trabajo, equivalente a 27 W/m^2. Usaremos lámparas incandescentes, por lo tanto, la ganancia de calor por alumbrado es igual a:

Q=27

W ∗Área deIiluminación∗t m2

Donde t= tiempo de funcionamiento de la iluminación, como las personas trabajan durante 8 horas diarias, el tiempo de funcionamiento será equivalente a 8 horas al día también. El área de iluminación, la hemos considerado como 50 m^2 para ambas cámaras, de un total por cámara de 300 m^2

2 3

23


Ganancia 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. Como desconocemos la maquinaria que entrará a ambas cámaras de refrigeración, consideraremos un 10% de la carga del producto, del calor de respiración, y del calor transmitido por los parámetros.

Por lo tanto la ganancia de calor por servicio, será igual a:

Q=0,1∗(Qresp+Q producto +Qparametros) Ganancia por servicio Q (kcal/día)

Cámara de Frio Cámara de Pre-frio 588804,4 216916,8

4.1 Ganancia de calor por los ventiladores de los evaporadores Este cálculo pretende obtener el calor que liberan los motores instalados en el evaporador, y otros que eventualmente pudieran utilizarse. Aparte de los ventiladores de los evaporadores, en nuestra cámara hemos dispuesto de 6 ventiladores de 300 W por cámara, para realizar de manera eficiente la renovación de aire y el movimiento del aire dentro de las cámaras. El calor generado por los motores que mueven a los ventiladores usados para la renovación de aire, se puede calcular de la siguiente manera: Q motores=Potencia eléctrica∗t Donde el t = tiempo de funcionamiento de los motores Para un ventilador de 300 W, debemos tener un motor eléctrico de 530 W. El funcionamiento de estos ventiladores será de 28800 segundos/día Por lo tanto el calor generado en ambas cámaras: Q (kcal/día)

Cámara de Frio 21888,5

2 4

Cámara de Pre-frio 21888,5

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Como la potencia de los ventiladores de los evaporadores se desconoce, se puede considerar un 10% de la suma de las potencias aportadas calculadas anteriormente. Q (kcal/día)

Cámara de Frio 58880,4

Cámara de Pre-frio 21691

Carga térmica total Para calcular la carga térmica total, debemos sumar todas las potencias calculadas anteriormente, y agregaremos un factor de seguridad del 10%.

Q (kcal/día) Q kW necesarios

Carga térmica total Cámara de Frio 6942009,6 336,173

2 5

Cámara de Pre-frio 2429664,4 129,424

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Capítulo 5 Selección cámara frigorífica y elementos. Elección puerta cámara frigorífica Es importante seleccionar una puerta para las condiciones en las cuales se encuentra trabajando nuestra cámara frigorífica. En esta oportunidad nos encontramos con 2 casos, una cámara de frio a una temperatura constante de -18°C y una de pre-frio a 1° C. Bajo estas condiciones se seleccionaron los siguientes accesos. Cámara de frio: Puerta pivotante proveedor FRIGOPACK. “Puerta pivotante industrial idónea para cámaras frigoríficas de conservación (+0ºC), congelación (-20ºC) y túneles de congelación (40ºC). Instalación en la industria cárnica, pesquera, hortofrutícola, láctea y logística. Adecuada para huecos de grandes dimensiones o con pasos aéreos y tránsito de máquinas de manutención” Características:   

Material estructura exterior: Acero inox. AISI 304/2B Espesor aislante : Poliuretano inyectado de 140 [mm] Dimensiones: Alto 2,5 [m] x ancho 2 [m]

Cámara de pre-frio: Tomando en consideración que el tipo de maquinaria que circula a través de ambas cámaras es el mismo, que se facilita la compra del producto y por sobre todas las cosas cumple con la función aislante bajo la condición exigida. Se ha optado por utilizar la misma puerta en este caso. Accesorio para ambas puertas Para disminuir las perdidas en las aperturas y en la circulación de trabajadores o maquinaria a través de la cámara se ha optado por colocar en la puerta cortinas plásticas de lamas de PVC o láminas de PVC aislante para cámaras de frio desde 0 ° C hasta -40 ° C, estas no influirán en el cálculo de carga térmica pero si nos dará un margen de seguridad en el funcionamiento real. 2 6

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Proveedor: PLASTEC

Elección del Equipo Refrigerante Primera Opción:

Finalizado el cálculo de carga térmica, lo siguiente es elegir el equipo que necesario para quitar el calor generado por todas las cargas térmicas. En nuestro caso, como tenemos dos cámaras que tienen distintas temperaturas de trabajo, elegiremos 2 equipos de refrigeración distintos, uno para cada cámara, así poder mantener de manera correctas las temperaturas en la cámara de frío y pre-frío. Recordar que para la cámara de frío necesitamos retirar 336,173 (kW), y en la cámara de pre-frío necesitamos retirar 129,42 (kW) Nuestro primer proveedor de equipos refrigerantes es: Intarcon – Tecnología en refrigeración.

Equipo para la cámara de frío

2 7

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Para tratar de mantener la temperatura constante en toda la cámara, elegiremos 2 equipos BSE-SF-40802, cada uno con una potencia frigorífica de 37,2 kW, necesarios para mantener la cámara -20°C, con una temperatura exterior ambiental de 35°C. Descripción del equipo: Equipos semicompactos de refrigeración para baja temperatura, construidos en estructura y carrocería de acero galvanizado con pintura poliéster termoendurecible, constituidos por una o dos unidades evaporadoras industriales y una unidad motocondensadora de compresor hermético, condensada por aire para instalación en intemperie

2 8

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Es el equipo indicado para nuestra instalación, debido a que no es sólo una unidad, la sala de máquinas se encuentra al otro lado de la cámara de frío, permitiendo dejar la parte motriz del equipo en la sala de máquinas, y el evaporador en la cámara de frío.

Equipo para la cámara de pre-frío

2 9

29


Con el mismo fin anterior, tratar de mantener la temperatura constante en toda la cámara, elegiremos 2 equipos MCH-NF-4215, con una potencia individual de 19,01 kW, para mantener una temperatura en la cámara de 0°C, en condiciones de una temperatura ambiental exterior de 35°C.

Para este caso, el equipo puede ser sólo una unidad, como la cámara de pre-frio se encuentra al lado de la sala de máquinas, no hay inconvenientes si el equipo es sólo una unidad.

3 0

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Segunda Opción:

Como otra variante a la compra del equipo de refrigeración, tenemos a la empresa GreenPak - Equipos de Refrigeración Industrial. Para la cámara de frío:

3 1

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Elegiremos el equipo GPBM-100 S, aunque su potencia frigorífica de 69,7 kW supera a la requerida por la nuestra (60,27 kW), el fabricante nos da la opción de elegir por el tamaño de la cámara, por lo tanto esa es la opción a elegir, ya que nuestra cámara de frío tiene 3000 m^3 de volumen. Este equipo es para condiciones de temperatura ambiente de 32°C, y es capaz de mantener la cámara a una temperatura de -20°C. Para la cámara de pre-frío:

Para la cámara de frío dispondremos del equipos GPBMB-25, con una potencia frigorífica 35,5 kW a una temperatura de la cámara de 0°C, con una temperatura ambiental exterior de 32°C. Sin embargo el fabricante nos recomienda que este equipo es para cámaras de volumen entre 1040750 m^3, y nuestra cámara de pre-frío posee un volumen de 3000 m^3.

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Bibliografía  Transferencia de Calor y masa 4ta ed. – “Yunus Cengel”.  Apuntes curso de refrigeración OIM 430-1.  Apuntes tecnología frigorífica – “Universidad de Cantabria”.  Catálogo: Frio comercial e industrial – “Eunasa” 

Catalogo: Equipos de refrigeración Gama industrial – Edición 2012 “INTARCON”. 3 3

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

Normas buenas prácticas en sistemas de refrigeración y climatización – Edición 2011- “Ministerio de medio ambiente Gobierno de Chile”.

Conclusión. Del análisis del trabajo realizado se pueden sacar una serie de conclusiones. Una de ellas es que se ha logrado cumplir el objetivo del curso que es poder diseñar una cámara frigorífica con los conocimientos adquiridos a través del semestre. Uno de los beneficios más importantes de este trabajo es que se logrado un desarrollo en el área profesional a futuro, ampliando la red de contacto de proveedores para distintos elementos necesarios para el diseño tanto de cámaras frigoríficas o para climatización, también la familiarización con catálogos comerciales de fabricantes y comenzar a comprender los distintas visiones de cada uno. En base al diseño se ha logrado identificar las problemáticas existentes en el proceso hasta la finalización de este, una de ellas fue guiar el cálculo de carga térmica en base a valores empíricos y no teóricos en su totalidad, situación que es la más aplicada en el área laboral entendiendo que se debe acelerar el proceso y a su vez hacerlo más sencillo. 3 4

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También ha sido posible utilizar herramientas tecnológicas que apoyan el desarrollo de este diseño, como software que facilitan el cálculo o que nos ayudan en la selección de equipos bajos las condiciones en la cuales queremos trabajar. Comenzar a desarrollar experiencia en la utilización de herramientas tecnológicas es fundamental para la realidad a la cual nos vamos a enfrentar como profesionales. Finalmente, la elección del equipo dependerá de varios factores, y como no queremos faltar a la verdad, no se hizo posible el contacto a los proveedores de cámaras frigoríficas, por lo tanto el precio de las unidades no lo manejamos, todos los distribuidores mostrados son de España, por lo que precios de envío no deben variar mucho, pero sí debe existir diferencias entre el precio de cada equipo. Por lo que la elección más del equipo de la perspectiva económica no fue posible. Sin embargo, creemos que la industria Intarcon, se acerca más a los equipos requeridos para nuestra cámara frigorífica, lo podemos ver en sus distintos modelos y la instalación de los mismos que también cumple un rol importante.

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Camara Frigorifica Para Carne de Cerdo

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