I.
ANTECEDENTES La necesidad de conservar la fruta congelada en este caso la fresa, y de esta forma ofrecer al consumidor final mejor calidad y un alimento fresco. El cont contro roll de la temp temper erat atur ura a adec adecua uada da de alma almace cena nami mien ento to es esenc esencial ial para para manten mantener er la calida calidad d del produc producto to fresco fresco.. Median Mediante te la cons constru trucc cció ión n y el mant manten enim imie ient nto o de los los cuar cuarto toss frío fríoss con con nuev nuevos os mecanismos de control y materiales más eficientes la industria reducirá substancialmente el costo total proveniente del sobreprecio del producto cuando no es temporada. Muchos de los productos tienen una vida muy corta después ue han sido cosechados o e!traídos de su medio natural y no se encuentra a la temperatura adecuada para su conservación. El enfr enfria iami mie ento nto y conser nservvació ación n en cuarto artoss frío fríoss rem remuev ueve rápi rápid damen amente te este este calor alor de camp campo, o, permi ermiti tie endo así perio eriod dos relativamente amplios de almacenamiento y ayuda a mantener la calidad hasta hasta el consu consumid midor or final, final, brinda brindando ndo al mercad mercado o cierta cierta fle!ibi fle!ibilid lidad ad permitiendo el aumento en las ventas del producto en un mayor tiempo. "i se tiene refrigeración en instalaciones de almacenamiento, se hace posible tener reservas de la fresa, en caso de no estar al alcance por causas climát máticas o de mercado. #omo se ha e!plicado anter anterior iormen mente, te, esto esto será será una venta ventaja ja para para la empres empresa a en términ términos os económicos y para dar cumplimiento a compromisos ya aduiridos.
II.
DEFINICIÓ ICIÓN N DEL PROB ROBLEMA Este Este proy proyec ecto to desc describ ribe e el dise dise$o $o,, cons constru trucc cció ión n y cálc cálcul ulo o del del reuer reuerimie imiento nto de energ energía ía de las instal instalaci acione oness de enfria enfriamie miento nto para para conservación de alimentos, donde serán tomados en cuenta parámetros ue puedan mejorar el rendimiento de la cámara frigorífica en consumo, anali anali%an %ando do las posibl posibles es altern alternati ativa vass ue el mercad mercado o local local dispon dispone, e, mejorando la eficiencia.
III.
OBJETIVOS •
• •
•
IV.
&ise$ar un cuarto frió con con capacidad capacidad para congelar congelar media media tonelada de fresa con un posible posible incremento incremento de carga y de esta esta forma poder conservar la calidad del producto. #onstruir la cámara frigorífica siguiendo los cálculos reali%ados en el dise$o 'p 'plicar los con conocimientos tos de los principios básicos de ref refrigeraci ración para desarro rrollar el dise$o eficiente de cuartos fríos. (dentificar los parámetros de funcionamiento del cuarto frió para poder planificar su sistema de control.
ALCANCE
El dise$ar y construir una cámara frigorífica, ue nos permita profundi%ar nues nuestrtros os cono conoci cimi miento entoss de refr refrig iger erac ació ión n y ener energí gía, a, empa empapá pánd ndon onos os de cie ci ertos aspectos y consid con sidera eraci cione oness ue ue en base bas e de d e e!pe e !peririenc encias ias propia pro piass se s e pue pueden palpar, de es esta manera podrem remos legar a dominar esta áre área y des desenv en volv ol verno er noss en form or ma ópt óp tima im a en el campo laboral, donde se pueden presentar casos y problemas parecidos a los ue en este proyecto podrían surgir.
V.
MARCO TEORICO 1.
DESCRIPCIÓN DEL CULTIVO 1.1Clasificación: NOMBRE CIENTFICO: FRAGARIA VESCA L.
•
FAMILIA )*"+#E'"
•
!"NERO )'-')('
•
ESPECIE EUROPEAS: . E"#', . M*"#/'0', . ()(&(" AMERICANAS: . #/(L*E1"(", . ()-(1('1' ASI#TICAS: . 21&(#'
•
CENTRO DE ORI!EN )E-(31 'L4(1' E5)*4E'
$.
DESCRIPCIÓN BOT#NICA La planta de fresa es de tipo herbáceo y perenne. El sistema radicular radicular es fascicula fasciculado, do, se compone compone de raíces raíces y raicillas. raicillas. Las Las primer primeras as presen presentan tan cambiu cambium m vascul vascular ar y subero suberoso so,, mientras ue las segundas carecen de éste, son de color más claro y tienen un periodo de vida corto, de algunos días o semanas, en tanto ue las raíces son perennes. Las raicillas sufren un proceso de renovación fisio isiollógico, aunue influenciado por factores ambientales, patógenos de suelo, etc., ue rompen rompen el euilibrio euilibrio.. La profundid profundidad ad del sistema sistema radicular radicular es muy variable, variable, dependien dependiendo do entre otros factores, factores, del tipo de suelo y la presencia de patógenos en el mismo. En
El dise$ar y construir una cámara frigorífica, ue nos permita profundi%ar nues nuestrtros os cono conoci cimi miento entoss de refr refrig iger erac ació ión n y ener energí gía, a, empa empapá pánd ndon onos os de cie ci ertos aspectos y consid con sidera eraci cione oness ue ue en base bas e de d e e!pe e !peririenc encias ias propia pro piass se s e pue pueden palpar, de es esta manera podrem remos legar a dominar esta áre área y des desenv en volv ol verno er noss en form or ma ópt óp tima im a en el campo laboral, donde se pueden presentar casos y problemas parecidos a los ue en este proyecto podrían surgir.
V.
MARCO TEORICO 1.
DESCRIPCIÓN DEL CULTIVO 1.1Clasificación: NOMBRE CIENTFICO: FRAGARIA VESCA L.
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FAMILIA )*"+#E'"
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ESPECIE EUROPEAS: . E"#', . M*"#/'0', . ()(&(" AMERICANAS: . #/(L*E1"(", . ()-(1('1' ASI#TICAS: . 21&(#'
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CENTRO DE ORI!EN )E-(31 'L4(1' E5)*4E'
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DESCRIPCIÓN BOT#NICA La planta de fresa es de tipo herbáceo y perenne. El sistema radicular radicular es fascicula fasciculado, do, se compone compone de raíces raíces y raicillas. raicillas. Las Las primer primeras as presen presentan tan cambiu cambium m vascul vascular ar y subero suberoso so,, mientras ue las segundas carecen de éste, son de color más claro y tienen un periodo de vida corto, de algunos días o semanas, en tanto ue las raíces son perennes. Las raicillas sufren un proceso de renovación fisio isiollógico, aunue influenciado por factores ambientales, patógenos de suelo, etc., ue rompen rompen el euilibrio euilibrio.. La profundid profundidad ad del sistema sistema radicular radicular es muy variable, variable, dependien dependiendo do entre otros factores, factores, del tipo de suelo y la presencia de patógenos en el mismo. En
condi condicio ciones nes óptima óptimass pueden pueden alcan% alcan%ar ar los 678 m, aunue aunue lo norma normall es ue ue no sobre sobrepa pasen sen los 9: cm, encon encontrá trándo ndose se la mayor parte ;<:=> en los primeros 6? cm. El tallo está constituido por un eje corto de forma cónica llamado @coronaA, en el ue se observan numerosas escamas foliares. Las hojas aparecen en roseta y se insertan en la corona. "on largamente largamente peciolada pecioladass y provistas provistas de dos estípulas estípulas roji%as. "u limbo está dividido en tres foliolos pediculados, de bordes aserrados, tienen un gran nBmero de estomas ;8::79::Cmm6>, por lo ue pueden perder gran cantidad de agua por transpiración. Las inflorescencias se pueden desarrollar a partir de una yema terminal de la corona, corona, o de yemas a!ilares de las hojas. La ramificación de la inflorescencia inflorescencia puede ser ser basal o distal. En el primer caso aparecen varias flores de porte similar, mientras ue en el segundo hay una flor terminal o primaria y otras secundarias de menor tama$o. La flor tiene ?7D pétalos, de 6: a 8? estambres y varios cientos de pistilos sobre un receptáculo carnoso. #ada óvulo fecundado da lugar a un fruto de tipo auenio. El desarrollo de los auenios, distrib uidos por la superficie del receptáculo carnoso, estimula el crecimiento y la coloración de éste, dando lugar al @frutoA de la fresa.
%.
CULTIVARES &esde un punto de vista agronómico los cultivares de fresón se pueden clasificar en tres gruposF reflorecientes o de día largo, no reflorecientes o de día corto, y remontantes o de día neutro. La flor florac ació ión n en los los dos dos prim primer eros os caso casoss se indu induce ce por por un determinado fotoperiodo, mientras ue este factor no interviene en el tercero. En cualuier caso, no sólo influye el fotoperiodo, sino las temperaturas u horas de frío ue soporta la planta.
&.
VARIEDADES "e conocen el mundo mas de G::: variedades de fresa, en donde en nuestro país las variedades ue se siembran son F #handler, tajo, tajo, oso grande, cresta de gallo rioja y otras en menor escala.
'.
FISIOLO!A V()an*: perí períod odo o con con infl influe uenc ncia ia de días días larg largos os y temperaturas elevadas, la planta crece y se multiplica vegetativamente por emisión de estolones.
O+*,*: con incidencia de días cortos y temperaturas descendentes, se da una parali%ación progresiva del crecimiento, con acumulación de reservas en las raíces. #omien%a la iniciación floral y la latencia de la planta. In-i()n*: período de días cortos y bajas temperaturas en el ue se produce una parali%ación del crecimiento, hasta ue la planta acumula el frío necesario y sale de la latencia. P)ia-()a: con la elevación de las temperaturas y el alargamiento progresivo de los días, aparece una reanudación de la actividad vegetativa, floración y fructificación, aumentando con la longitud del día.
1o obstante, el fresón necesita acumular una serie de horas frío, con temperaturas por debajo de H I#, para dar una vegetación y fructificación abundante. Este reuerimiento en horas frío, muy variable segBn los cultivares, no suele satisfacerse totalmente en las condiciones climáticas. Es muy importante determinar el frío reuerido por cada variedad, debido a ue insuficiente cantidad del mismo origina un desarrollo débil de las plantas, ue dan frutos blandos y de vida comercial reducida. 5n e!ceso de frío acumulado, por otra parte, da lugar a producciones más bajas, un gran crecimiento vegetativo y la aparición de estolones prematuros.
/.
RE0UERIMIENTO EDAFOCLIM#TICOS a> Clia: La fresa es un cultivo ue se adapta muy bien a muchos tipos de climas. "u parte vegetativa es altamente resistente a heladas, llegando a soportar temperaturas de hasta J6: I#, aunue los órganos florales uedan destruidos con valores algo inferiores a : I#. 'l mismo tiempo son capaces de sobrevivir a temperaturas estivales de ?? I#. Los valores óptimos para una fructificación adecuada se sitBan en torno a los G?76: I# de media anual. 0emperaturas por debajo de G6 I# durante el cuajado dan lugar a frutos deformados por frío, en tanto ue un tiempo muy caluroso puede originar una maduración y coloración del fruto muy rápida, lo cual le impide aduirir un tama$o adecuado para su comerciali%ación. La pluviometría mínima reuerida en secano se sitBa en torno a los D:: mm, en regadío es necesario aportar en
nuestras latitudes del orden de 6::: mm durante el ciclo del cultivo oto$al. b> S(l*: La influencia del suelo, su estructura física y contenido uímico es una de las bases para el desarrollo del fresón. Kste prefiere suelos euilibrados, ricos en materia orgánica, aireados, bien drenados, pero con cierta capacidad de retención de agua. El euilibrio uímico de los elementos nutritivos se considera más favorable ue una riue%a elevada de los mismos. 1iveles bajos de patógenos son igualmente indispensables para el cultivo. La granulometría óptima de un suelo para el cultivo del fresón apro!imadamente esF
?:= de arena. 6:= de arcilla. G?= de cali%as. ?= de materia orgánica.
En definitiva, un suelo catalogado como arenoso o franco7arenoso y homogeneamente profundo se acercaría al ideal para nuestro cultivo. En cuanto a las características físico7uímicas ue debe reunir el suelo de un fresal se tieneF 4/F la fresa soporta bien valores entre D y H. "ituándose el óptimo en torno a D,? e incluso menor. Materia orgánicaF serían deseables niveles del 6 al 8=
2.
PROPA!ACIÓN "e distinguen dos tipos de propagación por semilla y vegetativa, en este caso daremos más énfasis a la propagación vía vegetativa. a> E0'4'" &E L' 4)*4'-'#(31 E-E0'0(' 4reinstalación F o
o
Esterili%ación de arena de río. &esinfección de sustrato, arena y humus en una relación de GFG para la instalación de plantas madres y de 8FG para propagación de estolones.
'climatación F
o
o
o
"e trasladan las peue$as plantas madres del laboratorio a una caseta climática, con temperatura controlada a 66 I#. 0ransplantar las microplantas esterili%ado ;arena de río>
en
sustrato
Esta etapa tiene una duración apro!imada de 9? días.
(nstalación o
o
o
o
Llenar bolsas de plástico, de 6:cm. &e diámetro por 6: cm. &e longitud. #on sustrato desinfestado. )egar previamente el sustrato en donde se instalarán las plantas madre aclimatadas. &esinfectar las raíces de las peue$as plantas madre. 0ransplantar evitando ue las raíces se doblen.
"iembra de estolonesF o
o
&espués de apro!imadamente G.? a 6 meses de desarrollo de la planta, esta emite sus guías ;estolones> "e llenan las bolsas de plástico de G6 cm. de diámetro por G6 cm. de largo, con sustrato desinfectado.
o
"e riega las @guíasA manualmente.
o
)egar para acelerar el prendimiento.
#orte de 4lántulas hijasF o
o
o
' las tres semanas de prendimiento de los @estolonesA es procede a cortar, separando las @plántulas hijasA de la @planta madreA. Luego se trasladan las plantas hijas a otro ambiente para continuar su propagación. La @planta madreA emitirá sus estolones durante ? meses.
o
3.
"e obtienen 6: estolones por planta madre y de G: a G? a través de la propagación de sus generaciones, de la primera a la tercera.
PLA!AS 4 ENFERMEDADES
5.
COMPOSICIÓN DE LA FRESA
16.
COSEC7A Las fresas deben ser cosechadas con el mayor cuidado, si es el propósito ue lleguen al mercado en buenas condiciones. En los meses calurosos, cosechar la fresa durante las horas más frescas del día. 5sualmente la cosecha tiene lugar cada dos días, durante el periodo ue corresponde al pico de producción, muchas veces se hace necesario efectuar la recolección diaria. En el campo no deben uedar frutos ue han alcan%ado su madure%, estas fresas ya en el siguiente recojo estarán sobre maduros y de consistencia blanda , ue al me%clarse con los frutos recolectados en el día pueden llegar a echar a perder el contenido total de un recipiente. 'l separar el fruto de la planta dejar un centímetro del pedBnculo adherido al mismo. La fresa cosechada debe ponerse delicadamente en el recipiente de recolección, de ninguna manera lan%arla o dejarla caer al recipiente, la selección de la fruta se hace de inmediato, separando auellas defectuosas o fuera de tipo.
Las fresas cosechadas no deben uedar e!puestas al sol ,estas deben ser trasladadas a un lugar bajo sombra o ambiente bajo techo, donde se continua con el manejo post7 cosecha.
In8ic( D( Ma8)(9 El índice de madure% para la recolección de fresas se basa en el color del frutoF •
•
•
•
11.
#olor rosado en tres cuartas pastes de la superficie del fruto sobre un fondo blanuecino. Esta fruta tiene como destino al mercado para consumo al estado fresco de mercados distantes. #olor rosado ue cubre toda la superficie del fruto. Esta fruta también tiene como destino al mercado para consumo al estado fresco de mercado relativamente cercanos. )ojo a rojo oscuro. ruta para consumo fresco de inmediato o para ser procesado industrialmente. Las fresas en condiciones de la costa peruana maduran de agosto a febrero, aunue e!isten algunas variaciones en este periodo ue pueden e!tenderse de julio a mar%o, dependiendo de factores , tales como %ona de cultivo, variedad de fresa utili%ada, practicas culturales, momento de la plantación. En este caso, los dos primeros grados de coloración están relacionados con la distancia a los mercados y el tercero a propósitos industriales.
POSTCOSEC7A PRINCIPALES T;CNICAS DE CONSERVACI
FRESA EN EL PERU
VI.
!ENERALIDADES #uando hablamos de refrigeración, se entiende ue es el enfriamiento de un cuerpo, es decir disminuir la temperatura de más a menos grados &urante el tiempo la ciencia y la tecnología ha ido innovando aparatos en los ue se pueda enfriar, de una manera más eficiente cada ve% disminuyendo el costo y optimi%ando espacio. En los hogares e!iste un ejemplo claro de lo ue es la obtención de frió, los refrigeradores son dispositivos ue mantienen los alimentos a una temperatura menor a la del ambiente, esto se hace para incrementar la vida de los mismos y al mismo tiempo almacenarlos, ya ue el hecho de bajar su temperatura hace ue su descomposición sea más lenta. En la industria es indispensable llegar a temperaturas de bajo cero o de congelación, también la necesidad de espacio obligó a la ingeniería a dise$ar cámaras frigoríficas capaces de mantener, o congelar los productos de acuerdo a las necesidades optimi%ando espacio, eficiencia y energía. "e podría decir ue todos los alimentos pueden ser refrigerados a cierta temperatura, pero entre los principales alimentos sujetos a procesos de refrigeración se encuentran las carnes, los pescados, mariscos, las frutas, los vegetales, la leche, etc. #ada uno de estos alimentos está constituido por materia orgánica, y para enfriarlos es necesario conocer su estructura, su composición y su evolución cuando se lo somete a diferentes temperaturas, además e!isten otros factores ue tienen una influencia significativa en la evaluación de las necesidades frigoríficas para dise$ar una instalación, así como la determinación de las condiciones más idóneas para su conservación. Estos factores pueden ser el tama$o, el espesor, los coeficientes frigoríficos, el tipoy las características de embalaje, etc., siendo estas esenciales de considerar para evitar problemas a largo o corto pla%o.
1= C*nc(>+*s B?sic*s Cal*): Es una forma de energía ue se transmite entre dos sistemas debido a una diferencia de temperatura C*n8cción: *curre cuando la energía es transmitida por contacto directo entre las moléculas de un cuerpo simple o entre las moléculas de dos o más cuerpos con buen contacto térmico entre ambos. C*n-(cción: *curre cuando el calor se despla%a de un lugar a otro por medio de corrientes establecidas mediante un medio ue fluye.
Ra8iación: *curre en forma de movimiento ondulatorio similar a ondas ligeras, en donde la energía se transmite de un cuerpo a otro sin necesidad de la intervención de la materia. C*n8c+i-i8a8 +@)ica: Es una medida de la capacidad térmica de un material para conducir calor. R(f)i()ación: Es un caso particular de transferencia térmica e incluye la producción y utili%ación de temperaturas inferiores a la temperatura ambiente mediante diferentes procesos.
Ca>aci8a8 8( )(f)i()ación: Esta dada en términos de medida arbitraria de capacidad, la tonelada. C*n(lación: Es conseguir una temperatura en la ue el agua ue contenga ese elemento cambie su estado de líuido a sólido. R(f)i()an+(: En cualuier proceso de refrigeración la sustancia o cuerpo ue absorbe el calor es denominado refrigerante. Ef(c+* )(f)i()an+(: Es la cantidad de calor ue puede absorber para vapori%arse, la fracción líuida de cada libra de refrigerante ue entra al evaporador. Es la diferencia entre la entalpia en los puntos de saturación ;hfg> a la presión de evaporación menos la entalpía del líuido ue sale de la válvula de control.
Enf)iai(n+* s(nsil(: #uando el calor absorbido por el refrigerante hace ue su temperatura aumente.
Enf)iai(n+* la+(n+(: #uando el calor hace ue el agente cambie de estado. "i ueremos ue el efecto refrigerante sea continuo debemos mantener la temperatura del agente refrigerante por debajo del espacio o material ue estamos enfriando. En+)*>a: Es la magnitud física ue mide la parte de la energía ue no puede utili%arse para producir un trabajo. En un sentido más amplio se interpreta como la medida del desorden de un sistema. Es una función de estado de carácter e!tensivo y su valor en un sistema aislado crece en el transcurso de un proceso ue se dé de forma natural. La palabra entropía procede del griego ;NOPQR>, y significa evolución o transformación. En+al>a: Es la cantidad de energía de un sistema termodinámico ue éste puede intercambiar con su entorno. 4or ejemplo, en una reacción uímica a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líuido a gas, el cambio de entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el de vapori%ación. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. C*>)(sión: Es la acción mecánica por la ue se reducen volumen delos cuerpos o se disminuye la distancia entre las partículas ue los componen. E-a>*)ación: Es convertir un líuido en vapor. Cal*) 8( c*>)(sión: Es el trabajo reali%ado por el compresor para aumentar la presión del gas desde la presión del evaporador hasta la presión del condensador. Scción: Es e!traer un líuido o gas de un lugar mediante dispositivos mecánicos o manuales.
C*n8(nsación: Es el paso de un vapor a los estados líuido o sólido. D(si8)a+ación: Es cuando se uita a un cuerpo o algBn organismo el agua ue contiene.
B+: ;Sritish thermal unit> 5nidad en la ue se mide la carga térmica respecto al tiempo. Aislai(n+*: Material ue se usa para evitar una pérdida o ganancia de calor de una superficie sometida a una diferencia de temperatura. P*li)(+an*: Espuma rígida ue sirve para aislar acBsticamente a una superficie cerrada.
térmicamente
y
$= Cicl*s D( R(f)i()ación. Los sistemas de refrigeración están formados por dos partes ue constituyen los lados de alta y de baja presión. Sosuejo del sistema de refrigeración.
Lado de bajaF
Lado de altaF
%= R(f)i()an+(s ?s +ili9a8*s (n la ac+ali8a8. Los más comunes son los siguientesF
C*>(s+*s 7al* ca)*na8*s F)(*n(s=: • • •
• •
)GGF Sotella tomate # #l8 )G6F Sotella blanca # #(6 6 )66F Sotella verde # / #( 6 '%eotrópicosF )?::F Sotella lila )?:6F Sotella lila
C*>(s+*s *)?nic*s: /idrocarburosF Metano 4ropano Sutano • • • •
C*>(s+*s in*)?nic*s: 'moníaco HGH 'gua 'i re &ió!ido de carbono # *6 1itrógeno • • • • •
C*>(s+*s (c*lóic*s:
• •
VII.
)G89 ' reempla%a al )G6 )9:9 ' reempla%a al )?:6
CONSERVACION DE ALIMETOS a. N*ci*n(s S*)( La C*ns+i+ción D( L*s Ali(n+*s. Los alimentos están constituidos por tejidos de distinta naturale%a. El frió ejerce una acción determinada sobre los mismos, lo ue produce una serie de modificaciones y comportamientos de los cuales unos pueden ser invisibles o imperceptibles y otros se manifiestan de forma mucho más cara en cualuier caso, las modificaciones producidas por los cambios de temperatura pueden llegar a alterarlos, produciendo efectos positivos o negativos segBn el control ue se realice de los mismos. Los frutos una ve% separados de la planta o árbol, siguen reali%ando sus funciones vitales de respiración, variación de colorido, desprendimiento de aromas, etc., y hay ue tener ese punto en consideración al reali%ar las instalaciones de conservación, ya ue se trata de sustancias vivas, no muertas. E!isten cuatro principios en refrigeración o tratamiento de alimentos mediante técnicas frigoríficas ue resultan ser esenciales para la duración y conservación de los mismos. G. Los productos ue se desee conservar mediante refrigeración deben encontrase inicialmente en estado sano. 6.Es necesario la aplicación de un refrigerante adecuado y preco%, y mantener la temperatura constante. 8. Es imprescindible mantener continua la denominada @cadena de frióA desde el origen hasta el final de la conservación. 9. Mantener las temperaturas y humedades relativas recomendadas para la conservación decada alimento.
. C*>*n(n+(s D( L*s Ali(n+*s 4 S C*>*)+ai(n+*. L*s lGci8*s "on elementos cuyos componentes principales son el carbono, e hidrógeno y el o!ígeno, siendo la proporción del hidrógeno y o!ígeno misma ue entra en la formación del agua. o
L*s li>i8*s #ontienen también los tres componentes principales ue poseen los glBcidos. 4ero los componentes más característicos y más conocidos son las denominadas grasas. o
Las >)*+(nas 0ienen como mínimo cuatro componentes, es decir, además del carbono, el o!ígeno y el hidrógeno, se encuentra el nitrógeno. o
El aa Los alimentos precisamente por su alto contenido de agua, sufren procesos de alteración. o
VIII. DISEHO TERMICO 4 MECANICO A. CRITERIOS !ENERALES Ti>* 8( >)*8c+*. El tipo de producto ue se va a conservar es la fresa, una fruta muy típica de nuestro país, y ue se da más en la región tropical. &e acuerdo a estudios previos, puede conservarse la fresa a 7?Tc apro!imadamente un periodo de 6 meses sin ue se descomponga y manteniendo la calidad. "iendo este tiempo suficiente para poder conseguir la fruta a bajos precios.
B. DEFINICION DEL LOCAL La locali%ación de la cámara frigorífica es en la 5niversidad 1acional de 0rujillo.
LOCALIZACION EXACTA DE LA
Benito JuárezCalle
La ubicación e!acta de la camara de refrigeracion esta en la @'v. Uuan 4ablo ((A, en la cuidad universitaria
C. ESPECIFICACIONES DEL LOCAL 1. Taa,* D( La Uni8a8 D( Enf)iai(n+*. La cantidad de pulpa ue se va a conservar se ha definido en media toneladas, para lo cual se reali%ó un cálculo apro!imado de la siguiente formaF V mCpV ?::WgC ;G:::WgCm8>V :.?m8 "iendoF V volumen de fresa a almacenar. mV masa en Wg de la fresa a conservar. pV densidad del agua en XWgCm8Y.
4or motivos de una posible ampliación en el almacenamiento de la cantidad de fresa, se hi%o necesario prever la construcción de una cámara de dimensiones, por lo cual se definió con las siguientes medidasF &imensiones de cámara frigorífica ;G.? ! G.Z ! G.?> m.
1otaF 4ara el cálculo de las dimensiones de la cámara frigorífica se tomó en cuenta el volumen de la cantidad de fresa calculado y la disponibilidad de espacio disponible. Esuema de dimensionamiento de la cámara
$. Ca>aci8a8 D( Alac(nai(n+*. #omo se pudo ver en el anterior punto, la capacidad de almacenamiento es directamente proporcional al tama$o de la unidad de enfriamiento y es el punto del cual se partirá para el cálculo y selección de los euipos .Esta capacidad se ha definido segBn la necesidad de la empresa y es de media toneladas de fresa en su capacidad crítica, pero esta va a ser muy variada incluso durante el día. Es decir ue e!istirá una constante recirculación del producto. 0eniendo un má!imo de carga en los meses anteriores a la temporada de escase% y de una carga muy baja los meses pró!imos a la regular cosecha del producto. o
E>a( D(l P)*8c+*.
El empaue para la refrigeración de la fresa se va a reali%ar en cajas de cartón de ? Wg de capacidad cada una, para mantener las propiedades de la fresa. Esto servirá también para el momento de utili%ar la cámara con otros productos ue puedan contaminar la fresa, así como tener un má!imo aprovechamiento de espacio con el apilamiento mejor de las mismas. Empaue de facil manejo y economico
%. Uicación 4 Dis>*sición D( La Ins+alación La ubicación de la cámara para la conservación de la fresa va a ser colocada en una esuina del local de distribución de la fr esa, donde las condiciones climáticas y altura son tomadas en cuenta en el dise$o de las cargas térmicas ala ue va ha ser sometida la cámara. La base será de concreto con una altura ue evite filtraciones de agua y humedad, el tratamiento del piso es muy importante para ue el sistema de refrigeración no gane calor y no e!ista mayor carga frigorífica.
D. CALCULOS DE CAR!A 1. C*n(lación D( Ali(n+*s La carga calorífica correspondiente a la conservación de los alimentos se ha dividido segBn el caso enF Enfriamiento del producto hasta alcan%ar la temperatura de congelación. #ongelación del producto. Enfriamiento del producto por debajo de la temperatura de congelación. 'l no poseer datos e!actos del comportamiento de la fresa a bajas temperaturas se asume como características de la fresa a la del helado. [ue a pesar de tener la misma composición, posee similar densidad y porcentaje de agua ;?:=7D:=>. •
• •
$. Enf)iai(n+* D(l P)*8c+* En esta primera etapa el producto se enfría desde la temperatura de entrada del producto ;66I#> hasta la temperatura de congelación.
%. M*8(l* D( C?lcl* El objeto de la reali%ación del modelo de cálculo es asegurar el enfriamiento del producto y mantenerlo a temperatura inferior de las condiciones ambientales e!teriores, dentro de valores adecuados de
humedad. En primer lugar se impondrá condiciones de trabajo al ciclo frigorífico, ya ue este no es un sistema ideal sino ue e!iste una serie de variaciones de temperatura y presión ue va a influir en el rendimiento frigorífico.
I. CRITERIOS DE SELECCION DE MEJOR ALTERNATIVA. "elección de euipo de refrigeración disposición final del sistema
1. SELECCIÓN DE UNIDADES EVAPORADORAS. El evaporador es el elemento ue proporciona finalmente la temperatura y humedad necesaria para la conservación de los productos, mediante el cambio de estado en su interior del refrigerante a una presión y temperatura dada. 4or esta ra%ón es indispensable el correcto dise$o y selección de la mejor alternativa en unidades evaporadoras. 4ara la selección de unidades evaporadoras se debe tomar en cuenta los siguientes aspectosF • • • • • • • • •
#arga de refrigeración. 0emperatura y humedad reuerida. )euerimientos especiales del producto. &imensiones del cuarto. #irculación de aire. "istema de descongelado 5bicación del Evaporador 1ivel "onoro +rea de transferencia de calor
$. CIRCULACIÓN DE AIRE El tipo de circulación de aire ue se seleccionó en el de convección for%ada, es decir con ventiladores ue recircularan el aire. Lo ue logramos con este sistema es ue todo el aire se enfrié uniformemente, y mejoran la eficiencia de la unidad evaporadora. Este fenómeno se reali%a gracias a ue el aire frió por ser mas denso baja mientras ue el aire caliente con menor densidad sube y es absorbido por el ventilador para luego enfriarlo y votado al ambiente dentro del cuarto.
%. SISTEMA DE DESCON!ELADO "istema de &escarche por resistencias eléctricas. Es un sistema cómodo, fácil de instalar y relativamente sencillo de regular y controlar. #onsiste en un juego de resistencias eléctricas acopladas en el evaporador, en íntimo contacto con las aletas ue calientan hasta fundir
el hielo por completo. Este tipo de des congeladores son niuelinas ue se colocan en los evaporadores.
&. UBICACIÓN DEL EVAPORADOR La obtención de toda la capacidad de los evaporadores depende de una adecuada ubicación de éstos en el espacio a refrigerar, así como el de mantenerlos ra%onablemente libres de escarcha gracias a un ciclaje adecuado de descongelamiento. La ubicación de la unidad evaporadora dentro del cuarto se puede observaren los ane!os ' en los planos de construcción. 4osible ubicación del sistema
'. SELECCIÓN DE TUBERA. Es obvio ue entre los diferentes elementos ue configuran una instalación frigorífica no pueden faltar canali%aciones para llevar el refrigerante de un estado a otro, es por ello ue es indispensable la determinación de dichos ductos o tuberías de circulación del fluido frigorífico.
/. DESCRIPCIÓN DE LA COLOCACIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO EN LA C#MARA FRI!ORFICA. ista frontal
ista lateral derecha e!terior
ista interior
2. DESCRIPCIÓN T"CNICA DEL SISTEMA DE REFRI!ERACIÓN &e acuerdo con los reuerimentos solicitados por el usuerio y la craga total, la capacidad instalada de este sistema cumple favorablemente con los reuisitos del sistema en general, dando un buen desempe$o y cumpliendo su principal funcion, ue es el enfriamiento de la fresa.
3. ENCENDIDO. El encendido es muy sencillo solo se gira la manija ue se encuentra en el tablero de control en sentido horario y de esta forma se energi%ara los euipos y comen%ara el ciclo de refrigeración.
5. CONTROL DE LA C#MARA FRI!ORFICA. El control de la cámara frigorífica es automati%ado completamente ya ue un sistema de control electrónico es el encargado de reali%ar esta operación por el usuario. Este sistema de control mide la temperatura dentro del espacio refrigerado y manda una se$al ue hace ue el compresor y el ventilador dentro de la unidad evaporadora se enciendan o se apaguen segBn se reuiera.
16.APA!ADO. 4ara el apagado se reali%a el mismo procedimiento ue en el encendido pero en sentido contrario es decir se gira la manija ue se encuentra en el tablero de control en sentido anti horario. En el 0ablero de control e!isten dos luces indicadoras, para la 5nidad #ondensadora la lu% roja y para la 5nidad Evaporadora la lu% verde.
11. RECOMENDACIONES EN LA INSTALACIÓN DE LAS UNIDADES. a. "iempre evitar colocar la unidad evaporadora arriba de las puertas y evite abrir las puertas frecuentemente, en donde la temperatura es mantenida y de hecho donde sea posible para aplicaciones de media temperatura. . 4ermitir el espacio suficiente entre la pared posterior del evaporador y la pared para evitar el libre retorno del aire. c. "iempre instale trampas individuales en las líneas de drenado para prevenir la migración de vapor. 8. Las trampas de los evaporadores de baja temperatura deben instalarse fuera de los espacios refrigerados. Las trampas sujetas a temperaturas de congelación deben envolverse con cinta térmica y aislarse.
X. CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA FRESA PROCEDIMIENTO: 1. DATOS !ENERALES: Di(nsi*n(s 8( la c?a)a )(f)i()ación Anc*: La)*: Al+*: #)(a T(c*:
Zm G6m 8.? m 2
#)(a Pa)(8 1 %:
2 96 m
#)(a Pa)(8 $ &:
2 6Z m
V*l(n T*+al:
3 6
La8)ill*: P*li(s+i)(n*
:.G?m :.G?m
(K>an8i8*: C*nc)(+*:
:.? m
Da+*s 8(l >)*8c+* a )(f)i()a): F)(sas
TEMP. CON!E LAMIEN TO C
7G.G
CALOR ESPECI FICO ANTES DEL CON!E LAMIEN TO cC
CALOR ESPECIFI CO DESPUES DEL CON!EL AMIENTO
:.<6
:.9Z
ALMACENAMIENTO REFRI!ERADO CALOR LATENTE DE CON!EL CIÓN c
CALOR DE RESPIR ACION c 8a
TEMPERATU RA LAR! CORT A C A C
H6
8
:
G
Da+*s 8(l aislan+(
$. C?lcl*s a. V*l(n in+()n*:
7UMEDA D RELATIV A
Z?C<:
ALMACENAMIENTO CON!ELADO
TIEMPOS LAR! OS C
CORTO S C
Gm
7
TEMPERATUR A
7UMED AD RELATI VA
LAR! CORTA A C C
766
7GZ
Z?C<:
TIEMPOS LAR! OS C
CORTOS C
G6m
Dm
2
Volumen Interno =( 0.8 )( 8 m× 12 m )( )( 3.5 m) 3
Volumen Interno =179 . 2 m
3
T(ni(n8* (n c(n+a (: •
El Z:= del +rea (nterna se utili%ara para colocar el 4roducto en la #ámara y
•
el 6:= se utili%ara para los pasadi%os dentro de la #ámara. El 6C8 de la 'ltura es hasta donde se tendrá ue llenar la #ámara de 4roducto y GC8 se utili%ara para luminarias y en caso en algBn futuro se modifiue esta #ámara.
. C?lcl* 8( ca)as +@)icas: 0 1: 0 8( Pa)(8 1%: Q Pared 1 y 3 =(
1
( ) e e + λ λ
× A × ΔT ° ) × 2
1
Q Pared 1 y 3 =(
(
0.15 m 0.8 Kcal
+
h.m.°C
0.15 m 0.045 Kcal
h.m.°C
Q Pared 1 y 3 =906.6 Kcal / h
0 8( Pa)(8 $&: Q Pared 2 y 4 =(
1
e e ( + ) λ λ
× A× ΔT ° ) × 2
× 42 m ² × ( 20 ° C + 18 ° C )) × 2
)
Q Pared 2 y 4 =(
1
(
0.15 m 0.8 Kcal
+
h.m.°C
× 28 m × (20 ° C + 18 ° C ) ) × 2 2
0.15 m
)
0.045 Kcal
h.m.°C
Q Pared 2 y 4 =604.4 Kcal / h
0 8(l T(c*: QTec h o=
1
e e ( + ) λ λ
× A ×ΔT °
1
QTec h o=
(
0.15 m 0.8 Kcal
h.m.°C
+
0.15 m 0.045 Kcal
× 96 m ² × ( 20 ° C + 18 ° C + 3.3 ° C )
)
h.m.°C
QTec h o=2252.8 Kcal / h
•
#onsiderando la temperatura por el sol 8.8 T#.
0 $: Can+i8a8 8( P)*8c+* >*) Da: M =V × ρ
M por D í a= 179.2 m ³ × 962.08
K m³
M por D í a=172404.736 K
Can+i8a8 8( P)*8c+* >*) 7*)a: M por D í a M por !ora = 24 h
M por !ora =7183.53
K h
0 La+(n+(: Ql = M por !ora ×Ce
Ql =
7183.53 K
h
Ql =517214.208
×
72 Kcal
K
Kcal h
0 S(nsil( an+(s 8(l C*n(lai(n+*: Q"= M por !ora× Ce × ΔT °
Q"=
7183.53 K
h
Q"=251136.23
×
0.92 Kcal
K . °C
× 38 ° C
Kcal h
0 S(nsil( 8(s>@s 8(l C*n(lai(n+*: Q"= M por !ora× Ce × ΔT °
Q"=
7183.53 K
h
Q"=131027.58
×
0.48 Kcal
K . ° C
× 38 ° C
Kcal h
0 %: NG()* 8( In)(s* 8( Ai)( >*) Da: D
Fac+*) >*) Cai* 8( Ai)(: Z.Z< \calCh.m] 0 >*) Cai* 8( Ai)(: Q por Cam#$o de A$re =
Vol Interno× % & mero de Inre"o d e A$re × 'actor por Cam#$ode A$re 24
179.2 m ³ × 6 ×
Q por Cam#$o de A$re =
8.89 Kcal
h .m ³
24
Q por Cam#$o de A$re =398.27
Kcal h
0 &: NG()* 8( P()s*nas: 9 Ti(>*: 8 hC&ía 0 >*) P()s*nas: % & mero de Per"ona"( Calor de Cada Per"ona por !ora × T$empo Q por Per"ona" = 24 h
4×
285 Kcal
h
Q por Per"ona" =
Q por Per"ona" = 190
×
4h
dí a
24 h
Kcal h
0 ': NG()* 8( Fl*)(sc(n+(s: 6D P*+(ncia >*) ca8a Fl*)(sc(n+(s: 9: ^atts Ti(>*: 9 hC&ía 0 >*) Ilinación:
% & mero de 'oco" × Potenc$a de cada 'oco ×Calor por cada 'oco ×T$empo Q por Ilum$nac$) n = 24 h
26 × 0.04 ×
Q p ∨ Ilum$nac$ ) n =
Q por Ilum$nac$) n = 591.59
3413 *cal
hr 24 h
×
4h
D í a
Kcal h
0 /: 0 >*) M*+*)(s: Q por Motore" =10 de Q 7
0 2: Q 7 =Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5
Q7=
( 3763.8 + 899378.018 + 398.27 +190 + 591.59 ) K cal h
Q 7 =904321.68
Kcal h
0 T*+al: QTotal =1.1 ×Q 7
QTotal = 994753.85
Kcal h
C#LCULO DE MA!NITUDES FUNDAMENTALES: REFRI!ERANTE R 1%&A h 1=
h 2=
385 K+
K
420 K+
K
h 3= h 4 =
235 K+
K
,- =h 1−h 4
,- =
,- =
C/P=
(385 −235 ) K+ K
150 K+
K h 1− h 4 h 2− h 1
( 385−235 ) K+ C/P=
K
( 420 −385 ) K+ K
C/P= 4.28
Fl* M?sic*: m=
QTotal ,-
Kcal h m= 150 K+ 1 Kcal × 4.1868 K+ K 994753.85
m =27765.57
K h
P*+(ncia 8(l C*>)(s*): Pot Compre"or =m ( h 2− h 1 )
Pot Compre"or =
27765.57 K
h
Pot Compre"or =232109.23
×(
420 K+
K
Kcal × h
−
385 K+
K
)×(
1 Kcal 4.1868 K+
)
1 0att 3.41 Kcal
h
Pot Compre"or =68067.22 0att"×
1 !p 746 0att"
Pot Compre"or =91.24 !p
XI.
CONCLUSIONES. •
•
•
'l finali%ar el proyecto se concluyó ue se cumplió el objetivo general ue es satisfacer la necesidad de conservar el producto mediante un sistema de refrigeración eficiente, ue no afecte al ambiente y ue sea económico. La selección de todos los euipos y accesorios ue forman parte del sistema de refrigeración fue reali%ada correctamente, tomando en cuenta todos los reuerimientos y necesidades, de esta forma optimi%ar los recursos. conservar la calidad del producto después de haber sido sometido a bajas temperaturas. Esto nos aseguró un producto final adecuado para el consumo humano.
