Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUIMICA
CARRERA: Ing. Agroindustrial Ing. Alimentos
MATERIA: Tecnología del frio
Informe Proyecto
DISEÑO DE UNA CAMARA FRIGORÍFICA PARA PARA CONSERVACIÓN CONSERVACIÓN DE YOGURT Integrantes del grupo: Arebalo Rojas Zulma
Ing. Agroindustrial Agroindustrial
Galarza allesteros !abina
Ing. Alimentos
"afuente !oza "uz elia
Ing. Agroindustrial
Romero #scalera $illiam
Ing. Agroindustrial
Romero %uispe &andy 'elisa
Ing. Agroindustrial
(allejos )*rdo+a "eonardo
Ing. Agroindustrial
(argas García Andrea &icole
Ing. Agroindustrial
Zelaya ,aldin&ety &ie+es
Ing. Agroindustrial
-ocente: Ing. ,uan Pablo (argas (argas ec/a: 0123124135
Cochabamba – Bo!"!a 1
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
Co#$%#!&o 3 4 0 5 ; < > ? 31 33
I&TR6 I&TR6-7) -7))I8 )I8&99 &99999 9999999 9999999 999999 999999 999999 9999999 9999.0 .0 6,#TI 6,#TI(6! (6!999 9999999 9999999 999999 999999 999999 9999999 9999999 9999.0 9.0 'AR)6 'AR)6 T#8RI T#8RI)69 )699999 9999999 999999 999999 999999 9999999 9999999 999.. .. ,7!TI ,7!TII) I)A)I A)I6&9 6&9999 999999 9999999 9999999 999999 999999 999999 99999. 99... P"A&T# P"A&T#A'I A'I#& #&T6 T6 -#" -#" PR6" PR6"#'A #'A999 999999 999999 999999 9999999 999935 35 '#T6'#T6-6"6G 6"6GIA IA -# -# TRAA, TRAA,6999 6999999 999999 999999 9999999 999999. 99..3; .3; -I!#=6 -I!#=6 -# "A "A )A'AR )A'ARA A RIG RIG6RI 6RII) I)A99 A99999 999999 999999 999999 999.. -I!#=6 -I!#=6 -#" -#" #%7IP6 #%7IP6 -# -# R#RIG R#RIG#RA #RA)I )I6&9 6&9999 999999 9999999 99999 9 )6&)"7 )6&)"7!I6 !I6! ! @ R#)6' R#)6'#&-A)I A)I6 6!99 !99999 999999 999999 9999.. 9.... R##R#&)I R##R#&)IA!9999 A!99999999999 9999999999999 999999999999 99999999. 99. A6!99999 A6!999999999999 9999999999999 9999999999999 9999999999. 999.
LISTA DE FIGURAS Figura 1. Componentes cámara frigorífica……………………………………………4 Figura 2. Equipo de refrigeración standard…………………………………………..6 Figura 3. Compresores………………………………………………………………...7 Figura 4. Esquema frigorífico de un condensador………………………………….8 Figura 5. Esquema frigorífico y eléctrico de un eaporador……………………….! Figura 6. "álula de e#pansión………………………………………………………$$ % figura figura 7. &imensiones del enase………………………………………………….$'
LISTA DE TABLAS Tabla 1. (ateriales aislantes empleados en instalaciones frigoríficas…………..' Tabla 2. )ipos de eaporadores………………………………………………………!
Taba ' -iferencias entre un refrigerante ecol*gico y con+encional999993 Taba ( Propiedades físicas del amoniaco99999999999999994
2
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
DISEÑO DE UNACAMARA FRIGORIFICA PARA CONSERVACIÓN DE YOGURT )*+ INTRODUCCIÓN "a necesidad de consumir alimentos en buen estadoB sin /aber sufrido deterioro algunoB es fund fundam amen ental tal en los los sere seress /uma /umanos nosBB ya Cue Cue de ella ella depe depend nde e su buen buena a salu salud. d. 7no de los alimentos Cue en la actualidad tiene alta demanda de consumo diario es el DyogurtEB cuyas características son fa+orables para la salud del ser /umanoB por ser Fsta una una fuen fuente te natu natural ral de calc calcio io y alto alto pode poderr nutr nutrititi+ i+oB oB por por ello ello se /ace /ace nece necesa saria ria su conser+aci*n. "as alteraciones microbiol*gicas son las ms importantes Cue afectan a la calidad del yogurt e impiden su consumo por la aparici*n de microorganismos pat*genos u otros Cue produzcan toHinas. "a aplicaci*n de frio es el mFtodo comnmente usado para la conser+aci*n del yogurt ya Cue se modifi modifica ca en menor menor medida medida las caract caracterí erísti sticas cas inicia iniciales les del produc producto. to. -ebe -ebe aplicarse para frenar así los di+ersos agentes de deterioro sobre todo la proliferaci*n microbiana. TambiFn TambiFn es necesario el mantenimiento de las condiciones frigoríficasB ya Cue una interrupci*n en la cadena de frío sería contraproducente para la calidad del productoB al fa+orecer su deterioro y por consiguiente disminuir su periodo de conser+aci*n. #n el presente trabajo se /ar el diseJo de una cmara frigorífica Cue cumpla rena todos los reCuisitos para así poder garantizar la inocuidad del yogurt.
,*+OB-ETIVOS ,*) Ob.%$!"o G%#%/a -iseJar una cmara frigorífica para la conser+aci*n de la producci*n diaria de yogurt en una panta localizada en la pro+incia de 'ontero K !anta )ruz.
,*, Ob.%$!"o0 E01%c23!co0 Realizar un anlisis termodinmico del ciclo de compresi*n del refrigerante. Realizar un balance tFrmico para definir las características de los elementos primordiales Cue conforman el sistema frigorífico. -eterminar el )6P del sistema frigorífico.
'*+ MARCO TEÓRICO "as tipologías de cmara suelen clasificarse en funci*n de dos factores: la temperatura de almacenamiento y el rea de aplicaci*n. #n funci*n de la temperatura de almacenamientoB nos encontramos con camaras de:
4 R%3/!5%/ac!6# 7T 8 9oC: 4 Co#5%ac!6# 7T ; 9oC: 3
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
#n funci*n del rea de aplicaci*n depender del uso al Cue este destinadoB siendo de mbitos tan di+ersos como la farmacFuticaB la floristeríaB la ingenieríaB la in+estigaci*n científica y /asta en la informtica. #s por ello Cue en nuestro casoB nos centraremos solo en las )maras de )ongelaci*n para conser+aci*n y mantenimiento de alimentos. "a refrigeraci* refrigeraci*n n /ace referencia referencia a la producci*n producci*n de frio para disminui disminuirr o controlar controlar la temperatura Cue debe ser por debajo de la temperatura mínima para el crecimiento microbiano e+itando de esta manera el deterioro natural del alimento y conser+ando el +alor nutriti+o y las características organolFpticas del producto originalB los alimentos Cue reCuie reCuieren ren refrig refrigera eraci* ci*n n son produc productos tos crnic crnicosB osB lcteo lcteoss y +egeta +egetales les así mismo mismo sus deri+ados. #stos alimentos estn principalmente constituidos por materia orgnica y aguaB de los cuales se debe conocer su estructuraB composici*nB e+oluci*n y cambios de estado cuando es sometido a diferentes temperaturas. Para el diseJo de una instalaci*n frigoríficaB adems de conocer la cantidad de producto y la composici*n a refrigerarB se debe realizar el clculo de las necesidades frigoríficas o carga de refrigeraci*n y el balance tFrmico de la instalaci*n frigorífica tomando en cuenta a detalle todos los elementos in+olucrados en el proceso. Así mismo es importante definir un adecua adecuado do fluido fluido refrig refrigera erante nte y compren comprender der el ciclo ciclo de compre compresi* si*n n realiz realizado ado por eCuiposB principalmente un compresorB e+aporadorB condensador y +l+ula de eHpansi*nL de los cuales sus características tFcnicas estarn en funci*n a los clculos mencionados.
COMPONENTES CAMARA FRIGORIFICA #n la igura mostramos los componentes bsicos bsicos de una cmara frigoríficaB pasando pasando a describir los ms representati+os:
Figura 1. Componentes cámara frigorífica
E%m%#$o0 &% co#0$/
"os cerramientos +erticales se construyen con ladrillos o bloCues de /ormig*n de fbricaB enfoscados y fratasados con mortero de cemento para ser pintados a continuaci*n. 4
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
!uelen estar protegidos por un bordillo o murete de /ormig*n armado en su baseB con objeto de proteger el re+estimiento del aislamiento y al propio aislamiento de posibles golpes de carretillas ele+adorasB al tiempo Cue facilitan la circulaci*n de aire entre la mercancía y el paramento +ertical. "os tec/os se construyen en materiales ligeros si no /an de soportar carga. Para el soporte suelen utilizarse estructuras auHiliares metlicasB uniendo el material aislante a estas e+itando puentes tFrmicos. "os suelosB tras /aber compactado el terreno mediante la aportaci*n de materiales adecuadosB suele establecerse una capa de /ormig*n de limpieza Cue al mismo tiempo Cue permite ni+elar la superficie y formar las pendientes de la cmara en caso necesario. !obre ella se ejecutara la barrera anti +apor y seguidamente se colocara el espesor del material aislante necesario. inalmenteB se ejecutara la solera definiti+a. "os suelos deben ser protegidos contra la congelaci*nB en el caso de cmaras con temperatura negati+a. Aislantes
"os objeti+os principales de los materiales aislantes adems de cumplir con la legislaci*n son: Macilitar el mantenimiento de la temperatura adecuada en el interior del recintoB ajustando las pFrdidas de calor a unos +alores prefijados por unidad de superficie o de longitud y e+itar condensaciones M 6btener un a/orro energFtico con un espesor econ*mico optimo. -ada la gran cantidad de aislantes eHistentesB eHponemos en la )a*la $ una descripci*n de los mas utilizados en las instalaciones frigoríficas:
Tabla 1. (ateriales aislantes empleados en instalaciones frigoríficas
5
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt Revestimientos
!e /acen necesarios por +arias razones: Razones mecnicas. "as protecciones e+itan la rotura accidental del material aislante. !on una protecci*n contra la penetraci*n del aguaB acci*n de un posible fuego y e+itan el crecimiento de microorganismos en el aislante. Presentan superficies lisas Cue facilitan su limpieza y permiten cumplir con las reglamentaciones tFcnicoMsanitarias. #n la actualidad los paneles prefabricados suelen ser recubiertos con dos c/apas de acero de 1.5 o 1.; mmB Cue pueden estar gal+anizadas o lacadasL estas estn desplazando a otras. •
•
•
EQUIPO DE REFRIGERACION -entro de este puntoB se describir los elementos principales del circuito frigorífico. 7n eCuipo de refrigeraci*n es una maCuina tFrmica cuyo objeti+o consiste en eHtraer calor de un foco a baja temperatura para transferirlo a otro foco a temperatura ms ele+ada. Para lograrlo es necesario un aporte de trabajo puesto Cue el calor se dirige de forma espontanea de un foco caliente a uno frioB y no al re+FsB por la segunda ley de la termodinmica. #l aporte de energía para el funcionamiento de la maCuina se realizara mediante la compresi*n mecnica de un gas refrigeranteB el cual ser el encargado de transferir el calor desde un foco tFrmico al otro. "a compresi*n mecnica se produce accionando el compresor mediante un motor de tipo elFctrico. "os cuatro principales componentes de un eCuipo de refrigeraci*n son el compresor mecnicoB el condensadorB la +l+ula de eHpansi*n y el e+aporadorB adems de otros dispositi+os de seguridad y control. Por su parte el fluido frigorífico Cue circula por el sistema refrigeranteB absorber la energía cedida por el compresorB y esto /ar Cue lo impulse a tra+Fs del circuito.
Figura 2. Equipo de refrigeración estándar Compresores
#l compresor es el elemento acti+o del circuito de refrigeraci*n. )umple dos funciones: reducir la presi*n en el e+aporador /asta Cue el liCuido refrigerante e+apora a la temperatura fijadaB y mantiene esta presi*n retirando los +apores y ele+ando la temperatura del medio condensado. Por lo tantoB el trabajo del compresor consiste en aspirar los +apores del fluido refrigeranteB comprimirlos y descargarlos en el condensador. "os tipos de compresores ms utilizados e refrigeraci*n son: aN Alternati+os
cN -e tornillo o /elicoidales 6
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
bN Rotati+os
dN )entrífugos
Figura 3. Compresores
"os compresores ms utilizados en el campo de la refrigeraci*n son los alternati+os y los de tornillo. "os dems tipos de compresores Cuedan fuera de nuestras opciones para este proyectoB debido a su escasa aplicaci*n. "a capacidad de refrigeraci*n y la potencia del compresor son dos de las características mas importantes de funcionamiento. #stas dos características de un compresor Cue funcionan a una +elocidad constanteB estn controladas principalmente por las presiones de admisi*n y de descarga. "as pFrdidas de potencia en el compresorB son consecuencia de los siguientes factores: O #Hpansi*n de +apor en el espacio muerto. O Perdidas por intercambio de calor del +apor con las paredes del cilindro. O Perdidas debido al flujo de +apor a tra+Fs de +l+ulas. "a suma de estas pFrdidas descritasB son la diferencia entre el consumo real y el te*rico. "os factores directos Cue influyen en la capacidad y potencia del compresorB son los siguientes: O (elocidad del compresor: la capacidad de un compresor es incrementada en aumentar su +elocidad de giroB pero en un grado inferior a la potencia reCuerida. O Presi*n de aspiraci*n: la capacidad de un compresor se +e reducida a medida Cue disminuye la presi*n de aspiraci*n. O Presi*n de descarga: el efecto de refrigeraci*n disminuye por un aumento de la presi*n de condensaci*n. O ugas a tra+Fs de las +l+ulas o pistones. Condensadores
#s un intercambiador de calor en el Cue se produce la condensaci*n del refrigerante en estado +apor a la salida del compresor. #l condensador debe de ser capaz de eHtraer y disipar el calor absorbido en el e+aporador mas el calor eCui+alente al trabajo de compresi*n. "a liberaci*n de este calor pasa por tres fases. "a primera consiste en el enfriamiento de los gases desde la temperatura de descarga del compresorB /asta la temperatura de condensaci*n. #sta fase es muy rpidaB debido a la gran diferencia de temperaturas entre el fluido frigorífico y el propio condensador. Acta generalmente en la primera cuarta parte del condensador. 7
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
"a segunda fase consiste en la cesi*n del calor latente de condensaci*n. #s la etapa mas lenta y ms importanteB es donde el fluido efecta su cambio de estado. "a ltima fase es el enfriamiento del liCuido desde la temperatura de condensaci*n /asta la temperatura deseada liCuido subenfriadoN. #ste enfriamiento se produce en la ultima cuarta parte del condensador. "a temperatura final del liCuido depender del salto tFrmico eHistente.
Figura 4. Esquema frigorífico de un condensador
"os diferentes tipos de condensadores ms comunesB se clasifican segn su forma de disipar el calor y del fluido eHterior utilizado. O )ondensadores refrigerados por aire. O )ondensadores refrigerados por agua. vaporadores
7n e+aporador es un intercambiador de calor Cue tiene la capacidad necesaria para conseguir la temperatura deseada en el recinto a enfriar. "a misi*n principal del e+aporador es asegurar la transmisi*n de calor desde el medio Cue se enfría /asta el fluido frigorífero. #l refrigerante liCuidoB para e+aporarseB necesita absorber calor yB por lo tantoB produce frio. #n la instalaci*n frigorífica el e+aporador est situado entre la +l+ula de eHpansi*n y la aspiraci*n del compresor. !u diseJo y clculo en una instalaci*n frigorífica presenta dificultades como la elecci*n del tipoB emplazamiento o disminuci*n del coeficiente de transferencia de calor debido a la aparici*n de /ielo. !on +arios los tipos de e+aporadores eHistentes en el mercadoB los cuales se reflejan en la siguiente Tabla 4:
8
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
Tabla 2. )ipos de eaporadores
"as características principales Cue debe satisfacer un e+aporador son: O Gran superficie del e+aporador en contacto con el refrigerante. O #l +apor debe salir saturado seco /acia el compresor. O 'ínima perdida de carga pero con una +elocidad suficiente para originar una buena transferencia de calor. O -eben presentar estanCueidad. O -e construcci*n sencilla y precio bajo. O Resistentes a la corrosi*n. O cil limpieza y desescarc/e.
Figura 5. Esquema frigorífico y eléctrico de un eaporador
9
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
)uando la temperatura de e+aporaci*n es bastante inferior a cero gradosB el proceso de formaci*n de escarc/a y nie+e casi no se manifiesta y se produce directamente /ielo denso. "o anterior afecta al funcionamiento del e+aporador disminuyendo la transmisi*n de calor del eHterior del e+aporador al interior. Adems el proceso de formaci*n de /ielo es acumulati+oB lo cual /ace Cue si no se e+itaB con el tiempo el e+aporador se bloCuee de /ielo. #n consecuencia se deduce Cue es necesario eliminar el /ielo del e+aporador de forma peri*dica. #s importante no ol+idar Cue el e+aporador tiene una bandeja en la parte inferior para recoger el agua condensadaB la cual debe salir a los desagQes de agua. !e debe e+itar Cue las tuberías de agua de salida de las bandejas y el agua retenida en las mismas pueda congelarse. Para eliminar el /ielo Cue se forma en los e+aporadoresB /ay Cue realizar un aporte de calor Cue permita la fusi*n del /ielo. -ic/o aporte de calor puede darse tanto desde dentro del e+aporador como desde fuera de el. )on aporte eHterno de calor: -esescarc/es por aire -esescarc/es por agua. )on aporte interno de calor: -esescarc/e elFctrico Inteligente -esescarc/e por gas caliente Gas de descarga Gas del recipiente de liCuido -esescarc/e por liCuido caliente ・
・
・
・
・
・
・
・
!"lvula de e#pansi$n
#ste dispositi+o permite mejorar la eficiencia de los sistemas de refrigeraci*n ya Cue regula el flujo msico del refrigerante en funci*n de la carga tFrmica. #l refrigerante Cue ingresa al e+aporador de eHpansi*n directa lo /ace en estado de mezcla liCuido2+aporB ya Cue al salir de la +l+ula se produce una brusca caída de presi*n producida por la eHpansi*n directa del liCuido refrigeranteB lo Cue pro+oca un parcial cambio de estado del fluido a la entrada del e+aporador. A este fen*meno producido en +l+ulas se le conoce como flas/Mgas. !e compone de: O 7n cuerpo compuesto por una cmara en la cual se produce la eHpansi*nB al pasar el fluido refrigerante a esta a tra+Fs de un orificio cilindroMc*nico obturado parcialmente por un +stagoB y los tubos de entrada y salida del fluido. O 7n elemento o fluido potencia Cue acta sobre el +stago para abrir o cerrar el paso de refrigerante a la cmara de eHpansi*n. O 7n /usillo regulador o tornillo Cue nos limita la cantidad minima de caudal. O 7n bulbo sensor situado a la salida del e+aporadorB conectado por un capilar al elemento de potencia y Cue acta sobre este. O 7na tubería de compensaci*n de presi*n conectado tambiFn a la salida del e+aporadorB y Cue ayuda a funcionar al obturador. #ste accesorio es necesario solo para la (#T compensada eHternamente.
10
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
Figura 6. "álula de e#pansión %es&rip&i$n del produ&to
Yo5$ -e acuerdo al )odeH AlimentariusB el yogurt es lec/e usualmente de +acaN Cue /a sido fermentada con !treptococcus t/ermop/ilus y "actobascillus bulgaricus bajo condiciones definidas de tiempo y temperatura. )ada especie de bacterias estimula el crecimiento de la otraB y los productos de su metabolismo combinado dan como resultado la teHtura cremosa característica y el ligero sabor cido. TambiFn el yogurt contiene otros aditi+os tales como s*lidos lcteosB azcaresB frutasB etc. )odeH alimentarioN #l yogurt resulta del desarrollo de dos bacteriasB lactobacilos bulgaricus y streptococus t/ermop/illus. #l lactobacilus bulgaricus es una bacteria lctica Cue se desarrolla *pticamente entre 4 y 51S)B acidificando fuertemente el medio. #l streptococus t/ermop/illus se multiplica bien entre 0< a 4S) y cumple la funci*n de aromatizar el yogurtB por esto es recomendable incubar el yogurt a 4S)B para Cue se mantenga una relaci*n 51:51 de cada tipo de bacteria. ajo este tFrmino se designan a los seres +i+ientes de muy peCueJas dimensionesB entre los Cue se encuentran las bacteriasB /ongos y le+aduras. Algunos de Fstos causan enfermedades y son llamados pat*genosB mientras Cue otros son tiles en la elaboraci*n de di+ersos alimentosB entre los Cue se encuentran el Cueso y el yogur. "a lec/e contiene muc/os nutrientes y constituye un eHcelente medio para el desarrollo de microorganismos. !u uso para el consumo y la transformaci*n en productos eHige medidas de pre+enci*n contra la in+asi*n de microorganismos pat*genos del medio eHterno.
B%#%3!c!o0 &% =o5$ -esde el punto de +ista nutricional y de saludB las lec/es fermentadas aportan nutrimentos adicionales a los del producto frescoB como son +itaminas del complejo y una mayor cantidad de proteínas en productos concentrados como el yogurt y el labne. Adems las proteínas tienen mayor +alor biol*gico debido a la pre /idr*lisis Cue sufren por las 11
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
proteasas producidas por las bacterias lcticas. TambiFn la grasa y la lactosa resultan ms digeribles en estos productos Cue en la lec/eB por acci*n de las enzimas microbianas. "as lec/es fermentadas son alimentos con+enientes para las personas Cue sufren intolerancia a la lactosaB ya Cue este problema no se presenta cuando se consumen estos alimentosL la probable eHplicaci*n es la presencia de las lactasas microbianas en el tracto intestinal.
GASES REFRIGERANTES #l fluido tFrmico Cue circula en el sistema cerrado de refrigeraci*nB es un gas refrigeranteB Cue absorbe o cede calor en las diferentes etapas y eCuipos por donde +a circulando y transformndose. #ntonces un gas portador refrigerante no es ms Cue una sustancia Cue tiene la capacidad de transportar e intercambiar calor con el medio ambienteB cediendo calor a alta temperatura y absorbiFndolo a baja temperatura. 7n buen refrigerante debe cumplir mltiples cualidadesB Cue por desgracia no todas pueden ser satisfec/as a la +ez. asta /oy no se /a logrado un refrigerante ideal. !e /ace e+idente Cue en la medida Cue la naturaleza del refrigerante sea tal Cue las PM T de condensaci*n se aproHimen a las del ambienteB necesitaremos menos energía para comprimirlo y para enfriarloB y con ello el indicador de consumo por unidad frigorífica tambiFn ser menor. A la +ezB si coincidiera Cue su diferencia en calor latente respecto al ambienteN fuese lo suficientemente alto para realizar la transferencia de calorB reCueriríamos menos cantidad de refrigerante para ejecutar el trabajo y con ello menos compresi*n. Ambas cualidades son primordiales en el consumo de energía. !e suman otras propias de la naturaleza Cuímica del refrigeranteB las Cue proporcionaran poder realizar el trabajo de refrigeraci*n con mayor o menor eficiencia. 6rdenado las cualidades Cue debe cumplir un buen refrigeranteB tenemos las siguientes: 3N &o debe degradar la atmosfera al escaparse. -ebe ser inerte sobre la reducci*n de la capa de ozono y no incrementar el potencial efecto in+ernadero. 4N !er Cuímicamente inerteB no inflamableB no eHplosi+oB tanto en su estado puro como en las mezclas. 0N Inerte a los materiales con los Cue se pone en contactoB tuberíasB sellosB juntas.. N &o reaccionar desfa+orablemente con los aceites lubricantes y presentar una satisfactoria solubilidad en el. 5N &o intoHicar el ambiente por escapes y ser noci+o a la salud de las personas. ;N "a relaci*n P32P4 debe cumplir con la eficiencia del consumo energFtico. N )umplirse Cue la relaci*n presi*n M temperatura en el e+aporador sea superior a la atmosfFricaB para e+itar la entrada de /umedad o aire al sistema. ?N %ue su punto de congelaci*n sea menor Cue la menor temperatura de trabajo de sistema de refrigeraci*n 31N cil detecci*n en fugas. 33N ajo precio y fcil disponibilidad. Podemos clasificar los refrigerantes en dos grupos. M "os inorgnicos amoniacoB )64B agua9N. M "os orgnicos /idrocarburos y /alocarbonatadosN. -entro de los orgnicos podemos distinguir entre: aN )) luorB )arbonoB )loroN. )lorofluorcarbono. !on los primeros causantes del deterioro de la capa de ozono e internacionalmente ya se /a pro/ibido su fabricaci*n y empleo. )ontienen /idrogeno y flor en su molFcula y estos lo /acen muy estable en la 12
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
atmosfera por largos periodos de tiempo. #n esta familia encontramos los R33B R34B R335. bN )) idrogenoB )arbonoB lorB )loroN. TambiFn afectan la capa de ozono pero en menor cuantía y su desaparici*n est pre+ista para el 4135. #l R44 es el componente principal de la familia. cN ) idrogenoB lorB )arbonoN. -esarrollado en respuesta a los refrigerantes de la segunda generaci*n no presentan potencial destructor de la capa de ozono. #n este grupo clasifican el: R30AB R1AB R1<
REFRIGERANTES ECOLÓGICOS "as restricciones en cuanto a la producci*n y comercializaci*n de productos CuímicosB los cuales incluyen a los refrigerantesB debido a la creciente y acelerada contaminaci*n del medio ambiente y especialmente del deterioro de la capa de ozonoB así como del aumento de la temperatura de la tierraB ms conocido como efecto in+ernaderoL son algunas de las medidas tomadas para proteger al planeta de la contaminaci*nB así como de los efectos Cue puede sufrir la /umanidad. #stas restricciones conlle+an a la in+estigaci*n y fabricaci*n de nue+os productos CuímicosB como los refrigerantesB los cuales deben de tener características especiales Cue cumplan con la misi*n de refrigerar o enfriar determinado ambiente pero a la +ez protejan el medio ambiente y al ser /umano de los efectos noci+os. Refrigerantes e&ol$gi&os m"s usados
AmoníacoRM<3
D!3%/%#c!a0 %#$/% <# /%3/!5%/a#$% co#"%#c!o#a = %co65!co* 13
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
R%3/!5%/a#$% Eco65!co 1a Tienen efectos sobre el planetaB aunCue diferentes y algunos en mínima parte. &o esinflamable #s mejor en bajas y medias temperaturas conser+aci*nN
R%3/!5%/a#$% Co#"%#c!o#a 30a #ste refrigerante no daJa la capa de ozonoB pero contribuye al efecto in+ernadero &o es inflammable #s mejor para altas temperaturas congelaci*nN !e usa ampliamente en numerosas aplicaciones asegurando así su disponibilidad comercial en todo el mundo
Taba ' -iferencias entre un refrigerante ecol*gico y con+encional B%#%3!c!o0 &% /%3/!5%/a#$% %co65!co "os refrigerantes ecol*gicosB no son corrosi+os y usan molFculas de /idrocarburo CueB al ser grandes y ligerasB /acen trabajar menos a los compresoresB estos se calientan menos y prolongan la +ida til de los eCuiposB generando un a/orro en consumo de electricidad cercano al 01U."a industria Cue utiliza aire acondicionado y el comercio Cue utilicen aire acondicionado o eCuipos de refrigeraci*n deberían pensar en cambiar los refrigerantes Cuímicos por naturales no s*lo por el beneficio econ*mico Cue adems de a/orros implica un retorno de in+ersi*n muy rpido sino el benefici* ecol*gico. ( -USTIFICACION #l yogurt es un alimento precederos ya Cue posee muc/os nutrientes una considerable cantidad de agua entre otros factores Cue lo /acen un medio propicio para el desarrollo de microorganismosB los mismos pueden afectar a la salud del consumidor si no se conser+a bien el producto. #n una planta procesador de yogur es indispensable contar con un eCuipo de refrigeraci*nB de manera Cue no se deba interrumpir la cadena de frio para poder conser+ar en condiciones *ptimas el productoB libre de microorganismos pat*genosB /ongos y le+adurasB /asta la entrega al consumidor. Por estas razones la refrigeraci*n y conser+aci*n del yogurt en una planta alimenticia es muy importante para e+itar daJos en la salud del consumidorL es asi Cue en el presente documento se propone el diseJo de una cmara frigorífica para los prop*sitos ya mencionados
>* PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA -ebido al crecimiento poblacional y la demanda comercial del producto tanto en la pro+incia de 'ontero como en la ciudad de santa cruzB la empresa alimenticia aumento la producci*n diaria de yogurt y en consecuencia reCuiere un rea mayor de refrigeraci*n para la conser+aci*n del producto. 14
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
!e debe plantear el problema: los datos disponiblesB las características geogrficas de lugarB las características del producto. #n este presente proyecto se /ar el diseJo de una cmara frigorífica para la conser+aci*n 35111 lt de yogurtB Cue estar contenido en sac/ets de 3 lt ordenadas en cajas de plstico.
T%m1%/a$
E#"a0%0 &% 1?0$!co "os en+ases utilizados para en+asar yogurt son sac/ets se in+estig* las características siguientes. Cpenvase =2.30 [ J / kg·C ]
menvase = 0,07 [ Kg ]
l =15 cm
Ancho =15 cm
F!5
Aislante térmico
15
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt Se eligió el poliuretano y poliestireno expandido como aislantes debido a su baa conducti!idad t"rmica# poliuretano
Puerta
K poliuretano =0.026 [ J / m·s·C ] e poliuretano =0,09 [ m ]
$oliestireno expandido
Pared
k poliestireno =0.03 (
j ) m∗s∗C
e poliestireno= 0.09 ( m )
Revestimiento
%legimos este material debido a su baa conducti!idad t"rmica# K acero =237 [ J / m·s·C ]
e acero =0,00122 [ m ] Condiciones de Santa Cruz • •
&emperatura m'xima del (ltimo a)o * +, - . 30+, /umedad elati!a externa . 90
* METODOLOGÍA DE TRABA-O M%$o&oo52a 5%#%/a &% 1/o=%c$o !e /ar el diseJo de una cmara frigorífica para la producci*n diaria de yogur en una planta de producci*n de alimentos ubicada en la pro+incia 'ontero del departamento de !anta )ruz. )omo consecuencia del crecimiento y cubrir las necesidades de la empresa.
M%$o&oo52a Para el diseJo de una cmara de refrigeraci*n se realiza una serie de clculos Cue permitirn definir las características de los componentes Cue conforman el sistema del eCuipo frigoríficoB los mismos Cue en su funcionamiento aseguraran determinar la temperatura en la instalaci*n. 16
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
#l objeti+o de este capítulo es calcular las necesidades frigoríficas totales o balance tFrmico Cue pretende determinar la potencia frigorífica suficiente para cubrir las necesidades de instalaci*n y a su +ez con este dato es posible /acer la elecci*n de los eCuipos comerciales Cue conforman el sistema de refrigeraci*n Cue ms se adecuen a los reCuerimientos del proyecto. Para las necesidades de la instalaci*n se tomara en cuenta: TipoB estado y cantidad del producto al ingreso del Cuipo )alor especifico del producto )alor desprendido del producto Tiempo de almacenamiento del producto Perdidas de calor por las paredes )lima Temperatura del producto a la entrada del eCuipo
-ebido a Cue un circuito frigorífico es un sistema Cue toma calor del medio Cue se +a a enfriar y lo cede al ambiente eHteriorB es indispensable e+aluar con la mayor precisi*n posible la cantidad de calor Cue +a a retirarse del eCuipo.
* DISEÑO DE LA CAMARA FRIGORIFICA #n este apartado se debe calcular mínimamente: las dimensiones de la cmara frigoríficaB condiciones de la cmara frigorífica. )lculo de las cargas de refrigeraci*n: del productoB de las paredesB infiltraci*n de aire por apertura de puertasB cargas di+ersas luminariasB ocupaci*nB etc.N ormato de ecuaciones: Q=m∗Cp∗∆ T
"as dimensiones de la cmara de conser+aci*n se realizan de la siguiente manera. Generalmente la conser+aci*n se /ace en botellas de un litro por tal moti+o se diseJ* en funci*n a las botellas el +olumen de la cmara frigorífica como en la figura siguiente. -ic/o refrigerador con esas características de dimensi*n almacenara 341 botellas de 3 litro de yogurt. $ared 4
17
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
$uerta
$ared
$ared 1 $ared3
/
F!5* Vo
A anc/o V 1.>5 ' " largo V 1.5 m altura V 1.; m #l +olumen interno de la cmara frigorífica es: ∫ ¿= L∗ A∗ V ¿
Eq.1.
∫ ¿=0,85∗0,6∗0,5 V ¿
∫ ¿=0,255 m
3
V ¿
*) Cac<o &% a0 $%m1%/a$.3 S) umedad Relati+a eHterna V <1 a ?1 U • •
"as condiciones interiores de diseJo se refieren a los siguientes parmetros.
18
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
• •
Temperatura de conser+aci*n del yogurt S) N V 3 S) umedad relati+a interna V ;1U
*, Ca/5a &%b!&o a a $/a#03%/%#c!a &% cao/ 1o/ a0 1a/%&%0 1!0o 1<%/$a*
F!5
F!5
-onde % V )antidad de calor transferido ,2sN 19
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
A V Wrea de la superficie eHterna de las paredes m 4N 7 V )oeficiente total de transmisi*n de calor ,2m 4 s S)N ∆ T V -iferencia de temperaturas a tra+Fs de la pared
)omo primeramente se determina los coeficientes de transmisi*n totales de calor de las paredesB tec/oB piso. )uando una paredB tec/o o puerta est construida de diferentes espesores y de diferentes materiales su resistencia tFrmica total es la suma de las resistencias de los materiales indi+iduales en la construcci*n de la pared.
! =
Eq.3.
1 1
+
ea
hi k a
+
e p e a 1 + + e p k a he
/i V )oeficiente de con+ecci*n interno X V )onducti+idad tFrmica del material e V espesor del material /e V coeficiente de con+ecci*n eHterno
#l coeficiente de transmisi*n de calor se obtiene de la siguiente manera -e acuerdo a Pinazo 3??0N T*rrella y Palau 3?>>N se puede utilizar la siguiente f*rmula para el caso de superficies planas. / V a Y b+ n Eq.4. / V coeficiente superficial de transmisi*n de calor ,2m 4Ss)N +n V +elocidad del aire m2sN Eq.4.
Taba >* Co#0$a#$%0 &% a b #+ "%oc!&a& 0<1%/3!c!a #stado de la +[5m2sN superficie a n A Pulido .>0 0.0 3 1 Rugoso 5.04 0.< 3 1
+\5m2sN b n ;.3< 1.<> ;.5 1.<>
uente tesis 3???N )alculo y diseJo de una cmara frigorífica para la conser+aci*n de sangre /umanaN 7'!! )@T
20
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
-atos para el clculo de / i n hi= a + "∗v Eq.'. /i V B>0,2m4 sS) -ato para el clculo de / e n he = a + "∗v Eq.6. /e V ;B> ,2m 4 sS)
*' Ca/5a a$%#$% &%b!&o a a!/% !#3!$/a&o Q aire = Ƿ V ( #e $ #i ) 590
Eq.6.
% aire V 1B5<4 , Ƿ V densidad del aire Xg2m 0N
( V+olumen del aire m 0N $e V /umedad del aire eHterior Xg agua2aire secoN $i V /umedad del aire interior Xg agua2aire secoN Para calcular
primero se recure a obtener la /umedad relati+a de
)oc/abamba y del refrigerador. umedad relati+a eHterna V R <1 M?1 U umedad relati+a interna V R ;1 U
*' Ca/5a &%b!&o a 1/o&
Eq.7. Q producto =J
%V )antidad de calor transferido por el yogurt ,N )pV )alor especifico del yogurt ,2Xg )N ]TV -iferencia de temperaturas )N 21
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
*( Ca/5a &%b!&o a %#"a0% Q envase =m∗Cp∗∆ T
Eq.8. Qenvase =102280 J
%V )antidad de calor transferido por el en+ase ,2sN )pV )alor especifico del en+ase ,2Xg )N ]TV -iferencia de temperaturas )N
*> Ca1ac!&a& &% %
Eq.!. Qtotal =16553408,7 [ J ]
%^totalV )arga total en 4 /oras ^seguridadV 31U un factor de seguridad. Capacidad e&uipo=Q total / t deseado
Eq.$+. Capacidad e&uipo =1034588,0 [ J /h ]
T^deseadoV 3; / es el tiempo deseado de funcionamiento del eCuipo debido al termostato el eCuipo promedio trabaja este tiempo durante 4 /oras.
22
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
@* DISEÑO DEL EQUIPO DE REFRIGERACIÓN Co#&!c!o#%0 &% o1%/ac!6# E%cc!6# &% /%3/!5%/a#$% Propiedades termodinmicas y de transmisi*n de calos Cue juegan un papel decisi+o en la concepci*nB eficacia y rendimiento energFtico de las instalaciones. Propiedades físicasB CuímicasB medioambientales y fisiol*gicas Cue determinan la elecci*n de los materiales y las medidas Cue permitan garantizar la seguridad de los eCuipos y de las personas. TambiFn es muy importante tomar en cuenta aspectos prcticos como: reglamentos y normas nacionales e internacionalesB facilidad de elecci*n de fugasB estabilidad en presencia de agua y aceiteB costo y disponibilidad del refrigerante. "os fluidos refrigerantes deben tenerB en el mayor grado posibleB las siguientes cualidades: )alor latente de +aporizaci*n altoB cuanto mayor sea su +alor menor cantidad de refrigerante /ay Cue utilizar en el proceso de refrigeraci*n para obtener una temperatura determinada. Presi*n de e+aporaci*n superior a la atmosfFricaB para e+itar Cue entre aire al sistema de refrigeraci*n. Punto de ebullici*n bajo para Cue sea inferior a la temperatura de trabajo del e+aporador. Temperaturas y presi*n de condensaci*n bajas asimismo se e+itan trabajar con presiones de condensaci*n altas en el compresor lo Cue se traduce en un formidable a/orro tanto de energía como en el costo de la instalaci*n. Inercia Cuímica: Cue no reaccione con los materiales Cue componen el circuito ni con el aceite de compresor. -ebe tener impacto ambiental bajo.
R%3/!5%/a#$% a %m1%a/0% Para el siguiente proyecto se +io por con+eniente el uso del amoniaco como refrigeranteBB por las propiedades termodinmicas y medioambientales.
R%3/!5%/a#$% N' #l amoniaco es un compuesto comn y Cue eHiste naturalmente en el ambienteB Cue se descompone naturalmente en molFculas de /idr*geno y nitr*geno la atm*sfera est formada en un >1U de nitr*geno e /idr*genoN. #l amoniaco est formado de un tomo de nitr*geno y tres tomos de /idr*genoB y tiene el símbolo Cuímico &0. #l amoniaco es un 23
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
elemento cla+e en el ciclo del nitr*genoB y bajo condiciones normalesB es esencial para muc/os procesos biol*gicos. #l amoniaco se puede encontrar en el aguaB la tierra y el aireB y es fuente del nitr*geno esencial para plantas y animales. -e /ec/oB el amoniaco es uno de los gases ms abundantes en el ambiente. "a f*rmula Cuímica del amoniaco es N' y el símbolo identificati+o como refrigerante R@)@B es un compuesto Cue eHiste de forma #a$1U en la atm*sfera. #l funcionamiento bsico de la instalaci*n de refrigeraci*n con amoniaco se basa en un ciclo cerrado de e+aporaci*nB compresi*nB condensaci*n y eHpansi*n. #l punto de ebullici*n del amoniaco es_ a M00`) a una presi*n de 3B1?bar. #l amoniaco es un refrigerante Cue segn el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones tFcnicas complementariasB est clasificado en el 5/<1o L, y grupo de seguridad 4. !egn esta clasificaci*n la sala de mCuinas específicaB diseJo y contrucci*n se rige por la instrucci*n tFcnica IM1< de este mismo reglamento y particularmente por su apartado D;. !alas de mCuinas específicas para refrigerantes del grupo "4E.
V%#$a.a0 Eco#6m!ca0 )omo refrigeranteB el amoniaco ofrece tres claras +entajas sobre otros refrigerantes comnmente utilizados. PrimeroB el amoniaco es compatible con el medio ambiente. &o destruye la capa de ozono y no contribuye al calentamiento global de la tierra. !egundoB el amoniaco tiene propiedades termodinmicas superioresB lo Cue da como resultado Cue los sistemas de refrigeraci*n con amoniaco consuman menos energía elFctrica. TerceroB el olor característico del amoniaco es su mayor cualidad de seguridad. A diferencia de otros refrigerantes industriales Cue no tienen olorB la refrigeraci*n con amoniaco tiene un /istorial probado de seguridad en parte porCue las fugas son detectadas fcil y rpidamente. -e manera generalB un sistema de refrigeraci*n industrial con amoniaco cuesta un 31 a un 41U menos para instalar Cue otros sistemas Cue usan refrigerantes industriales competiti+os. TermodinmicamenteB el amoniaco es de 0 a 31U ms eficiente Cue los otros refrigerantesL como resultadoB un sistema de r efrigeraci*n de amoniaco tiene menor consumo elFctrico. #l costo del amoniaco por sí mismo es significati+amente menor Cue el de los otros refrigerantesB y se reCuiere de una menor cantidad para la misma aplicaci*n Cue otros refrigerantes. Todo esto se acumula en costos de operaci*n menores para los procesadores de alimentos y almacenesB lo Cue implica menores precios de los productos alimenticios.
24
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
V%#$a.a0 Amb!%#$a%0 #l amoniaco es compatible con el medio ambiente. &o destruye la capa de ozono y no contribuye al calentamiento global. !egundoB el amoniaco tiene propiedades termodinmicas superiorsB lo Cue da como resultado Cue los sistemas de refrigeraci*n con amoniaco consuman menos electricidad. TerceroB el olor característico del amoniaco es su mayor característica de seguridad. A diferencia de los otros refrigerantes industriales Cue no tienen olorB la refrigeraci*n con amoniaco tiene un record comprobado de seguridad en parte porCue las fugas son fcilmente detectables. #l amoniaco no daJa el ozono atmosfFrico. #l amoniaco es un refrigerante natural. &o es un compuesto /alocarbonado como muc/os de los refrigerantes sintFticos en el mercado. )uando los /alocarbonos se liberan a la atm*sferaB e+entualmente llegan a la estratosfera y a la capa de ozono. "os /alocarbonos son eHtremadamente estables Cuímicamente con ciclos de +ida estimados en dos o tres siglos. )uando se liberan a la atm*sferaB esta estabilidad les permite migrar a tra+Fs de la troposfera /asta la estratosfera. A esta altitudB los intensos rayos ultra+ioletas del sol rompen las molFculas de los /alocarbonosB liberando iones de cloroB los cuales actan como catalizadores Cue rompen las molFculas de ozono. #ste proceso reduce la efecti+idad de la capa de ozono como filtro de las radiaciones ultra+ioletaB lo Cue resulta Cue ni+eles ms altos de radiaci*n ultra+ioleta lleguen a la superficie de la tierra con consecuencias biol*gicas daJinas. #l incremento en la radiaci*n causa mayores riesgos en la salud /umana y daJa la flora y fauna del ecosistema.
P/o1!%&a&%0 3!0!ca0 &% amo#!aco
25
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
Taba ( propiedades físicas del amoniaco To!c!&a& = amac%#am!%#$o #s un refrigerante t*Hico e inflamable en determinadas y altas concentracionesB pero manejado adecuadamenteB no representa peligro alguno. Por otro lado el amoniaco puro tiene un rango de inflamabilidad muy reducido y bajo altas concentraciones y condiciones muy limitadasB pero es una de sus des+entajas frente a otros refrigerantes. &o obstante esta inflamabilidad se incrementa con la mezcla del +apor de amoniaco con aceite u otro elemento inflamable. #l encendido de +apor de amoniaco reCuiere una fuente de fuego eHterna ininterrumpidaB por lo Cue el peligro de eHplosi*n es muy bajoB el cual se reduce an ms con instalaciones +entiladas y libres fuentes de ignici*n. )ualCuier sistema de refrigeraci*n es propenso a tener fugas debido a las sus presiones de funcionamientoB pero los sistemas modernos son seguros ya Cue constituyen sistemas completamente cerrados con control total y regulaci*n de la presi*n en todo el sistema. #l mayor riesgo podría pro+enir de una posible eHplosi*n pero para pre+enirlo estos sistemas utilizan +l+ulas de seguridad en recipientes y tuberías Cue e+itan cualCuier sobrepresi*nB ya Cue se conducen directamente al eHterior de la instalaci*n. Por otro lado incorporarn eCuipos robustosB detectores de amoniaco en sala de mCuinas y recintos cerradosB etc. 6 es Cue acaso no es ms peligroso y eHplosi+o el gas y lo tenemos como combustible en multitud de industriasB salas de calderas incluso calderas domFsticas. 7na instalaci*n segura de amoniaco reCuiere un adecuado diseJo de ingeniería Cue contemple todas las medidas de seguridad necesarias y continuar en la eHplotaci*n con un mantenimiento de la instalaci*n adecuado Cue minimice el riesgo de fugas. -e esta manera un sistema de refrigeraci*n con amoniaco ser ms seguro Cue cualCuier otro sistema de refrigeraci*nB con las +entajas aJadidas de utilizar un refrigerante ecol*gicoB de larga duraci*n y con un rendimiento energFtico inmejorable.
Cac<o &% %.3`) dentro de los +alores adecuados de /umedad Cue est en funci*n del producto a enfriar en este caso el yogurt en+asado en botella de 3". "as condiciones para el clculo son las siguientes: Temperatura interior de la cmara Temperatura de bulbo /medo de )oc/abamba
TintV 3`) Tb/V3<`) 26
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
-iferencia de temperatura AneHo9. N
]TV34`)
umedad relati+a de la cmara frigorífica
R iV;1U
"os clculos Cue a continuaci*n se desarrollanB renen los criterios necesarios para poder estimar las características de los eCuipos Cue conforman el sistema de refrigeraci*nB entre ellos los eCuipos principales son: el compresorB condensadorB +l+ula de eHpansi*n y el e+aporador. "as +ariables físicas y termodinmicas estarn determinadas por el refrigerante RM1A Cue para iniciar los clculos inicialmente se deben definir la presi*n y temperatura de condensaci*n y e+aporaci*n en funci*n de la temperatura interior de la cmara 3`).
@*,*) C!co &% R%3/!5%/ac!6# Para el siguiente proyecto se +io por con+eniente el uso del refrigerante RM1A por las propiedades termodinmicas Cue posee y por ser considerado un refrigerante de recon+ersi*n. !e determina los reCuerimientos del frio de la cmara los +alores de presi*n y temperatura de alta y baja condensaci*n y e+aporaci*n del refrigeraci*nN. #l ciclo frigorífico nos permite tener una idea de las presiones de trabajo presi*n alta y presi*n de bajaN el efecto refrigerante y la energía Cue reCuiere el compresor.
F!5
@*,*)*) D%$%/m!#ac!6# &% a $%m1%/a$.3`). 27
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
T3VTc 4>.3 Y 31`) T3VTc 4>.3 #n funci*n a la temperatura de condensaci*n se recurre a la tabla de saturaci*n de RM 1A para determinar la presi*n de condensaci*n: P3VPcV3<.barV3<pa -eterminaci*n de la temperatura y presi*n de e+aporaci*n T0VTeVTiM31`) T0V TeV3M34VM33 #n funci*n a la temperatura de e+aporaci*n de la tabla de saturaci*n de RM1A determina la presi*n de e+aporaci*n: P0VPeV.3barV3 Tasa de compresi*n ԏ ԏ
'C
=
'(
=
17.44 4.14
= 4.21 )(*(+TA',C(
uente: Ing. "uis (illegas G. Refrigeraci*n )omercialM&i+el III Pg. > )antidad de frio producido por g de refrigerante Para el calculo de las entalpias /4B /0 y / se recurre con el dato de temperatura a las tablas de saturacion del RM1A. A la salida del condensador T4V0>.3M31`)V4>.3/4V/0V45?.04,2g A la salida del e+aporador TeVM33 lujo masico desplazado m=
Q - &
=
12872.5 35.16
=366.11 Kg / h
uente: Ing. "uis (illegas G. Tecnología de frio Pg. ;; 28
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt Q-
V)arga de enfriamiento,2/N
Q-
V Q-yogurt
CVcantidad d frio producido por el refrigerante,2/N (olumen aspirado #l +olumen aspirado al ingreso al compresor (rVm(3 mV lujo masico desplazado (3V+olumen especifico en el punto3 TeVM33 PeV.3barV3
(3V1.145m02g
(rV 366.11 Kg / h∗¿ 1.145m02gV?.35 m02/
(olumen /orario teorico barrido por el piston (tV(r2+ (tVRendimiento /orario teorico barrido por el piston (r (olumen /orario real aspirado ᶯ+Vrendimiento +olumetrico ᶯ+V3M1.15 ԏ ᶯ+V3M1.15 4.21 NV1.
(tV(r2+V?.3521. m02/ )alculo de coeficiente de performancia )6PV%e+ap2$compV1B>421B405V0B5> )6PVcoeficiente de performancia %e+apV1B>4$ $compV1B405 _ )6PmaHV32T4Y4<0B35N2T0Y4<0B35NM3NV5.00; uente: Ing. "uis (illegas G. Tecnología de frio Pg. ;> 29
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
Rendimiento global ᶯiVᶯg2ᶯmV1.;>1.<5V1.?3 ᶯglobal VRendimiento globalV1.;> ᶯmVRendimiento mecanicoV1.<5
@*,*, S%%cc!6# &% %HT Fc F/ Fa
F<%#$% catalogo RI'#TA" Q3J capacidad frigorífica FcJ factor de calor de compresi*n F/J factor del refrigerante FaJfactor de altitud T V -iferencia de temperatura calculado anteriormente 31S) A partir de la temperatura de e+aporaci*n Te+apVM 33 S)N y condensaci*n TcV0>B3 S)N entrado al grafico )atalogo N se calcula el calor de compresi*n c V 3B05 sabiendo Cue el refrigerante utilizado RM1AN y la altitud de la ciudad de )oc/abamba 45> mN interpolando se obtienen los factores: aV 3.3?33B rV 3 )atalogo N. %nc V >B; $ #ntrando a la tabla de datos del )atlogo se selecciona el modelo )!M01 marca RI'#TA" )atalogo N.
S%%cc!6# &% %"a1o/a&o/ "a selecci*n de los e+aporadores se realiza a partir de los datos del fabricante en los catlogosB con la temperatura de e+aporaci*n Te+apN y la carga frigorífica calculando %fB segn el catalogo seleccionado reCuiere el clculo de la capacidad nominal para su elecci*n. )apacidad nominalV %n %ne V %e+ap2cr 30
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
uente: catalogo RI'#TA" %f V capacidad frigorífica cV actor de correcci*n r V actor del refrigerante. )on la temperatura de e+aporaci*n Te+apV M33N y la diferencia de temperatura T V34 S)N determinados anteriormenteB con estos datos entrando al grafico )atalogo )N se tiene el factor cV 3B00B sabiendo Cue el refrigerante utilizado es R1A el factor rV3 )atalogo )N %ne V 1B>423.00 3N %ne V 3B33<4$ #ntrando a la tabla de datos del catlogo se selecciona el modelo Cue tenga la capacidad nominal Cue ms se aproHimeB el e+aporador seleccionado es FRM+))9marca RI'#TA" para la cmara de refrigeraci*n para yogurt. )atalogo )N
S%%cc!6# &% com1/%0o/ #l compresor en esta instalaci*n es el nico del mo+imiento del fluido refrigerante. !e calcula el +olumen te*rico barrido por el pist*n (t V 33B5> m02/ y se selecciona el compresor )atalogo -N. #l compresor es del tipo semiM/ermeticoB el modelo seleccionado es ,DC'+9>9E ma/ca BON*
S%%cc!6# &% "?"<a &% %1a#0!6# "a +l+ula de eHpansi*n es el dispositi+o Cue proporciona una diferencia de presi*n establecida entre los lados de alta y baja presi*n de la planta de refrigeraci*n !elecci*n de la +l+ula de eHpansi*n Refrigerante R1A %nV3B33<4X$ Te V M33S) Tc V 0>B3S) Tsub V 31 S) actor de correcci*n 31U
31
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt Qne -actordecorreccion
=
1,1172 1.10
=1,015 Kw Ir a catalogo y seleccionar en AneHo N
Tipo de +l+ula: T4 6rificioV13
*CONCLUSIONES #l presente proyectoB se realiz* en base a los temas in+olucrados en el clculo de un sistema de refrigeraci*n dando Fnfasis a las condiciones de diseJo considerado todos los parmetros como el lugarB producto a refrigerarB cantidad de producto. Para los aspectos te*ricos del proyecto se /an consultado +arios libros y pagina _eb. !e diseJ* una cmara frigorífica para la conser+aci*n de yogurt para la ciudad de )oc/abamba #n cuanto al uso del refrigerante se concluye Cue es factible el empleo del refrigerante RM1A mismo Cue es inocuoB parra la capa de ozono aunCue algunas propiedades Cuímicas contribuyen en el calentamiento global
K* REFERENCIAS "uis (illegas G. Refrigeraci*n )omercialM&i+el III "uis (illegas G. Tecnología de frio Tesis de grado: -iseJo de una cmara frigorífica para alimentos perecederos por )ue+as )o+arrubias #rnesto Tesis:-iseJo de cmara para la refrigeraci*n y congelaci*n de pan por -a+id Torrez )icuendez Tesis: detrminacion de la +ida de anaCuel del yogrut /ttp:22dpicuto.edu.bo2tesis2facultadMnacionalMdeMingenieria2carreraMdeMingenieriaM Cuimica200>MdeterminacionMdeMlaM+idaMutilMdelMyogurt./tml
ttp#cyclosrl#com#ar03indat01#tm ttp#metalica#com#mxpd:;$<=S#pd ttpdata#irestal#comilesiles2012030204152933979#pd ttp#esi2#us#es>c:escargas&,,olecciontablasgraicas&,#pd ttp#tutiempo#netclimasanta cru?852230#tm
/ttps:22___.google.com.bo2searc/CVcomparacionYdeYrM 1aYconYotrosYrefrigerantesbi_V30;;bi/V;55tbmVisc/tboVusourceVuni 32
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
+saV+edV1))#%sARC%oT),)00r;)<'g)cor,god/%A,AimgrcVy'f bIlH)P'"'U0A
ANEOS
33
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
CATALOGO A VALVULA DE EPANSION
34
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
R(9(A
3<5 351 345 311 <5 51
3?11 XPa
45 ><1 XPa
1 041 XPa
M45 M51 M1B45
1B4
1B11
1B: ?5 XPa 1B;
1B45
1B51
1B>
1B<5
0 MN-HN5+OP
3B11
3B45
3B51
35
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
CATALOGO B CONDENSADORES
36
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
37
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
38
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
39
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
CATALOGO C EVAPORADORES
40
Diseño de un cámara frigoríca para conservación de yogurt
CATALOGO D COMPRESORES
41