TRABAJO FINAL: DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN FRIGORIFICA PARA ALMACENAMIENTO DE MANZANA
PROFESOR:
Rosa Guadalupe Szymanski Duque
PRESENTAN: Cruz Moreno Aurora Flores Cruz María Luisa Trejo Pérez Oswaldo Vega Martínez Daniel
Chapingo, México, a 21 de Noviembre de 2012
CONTENIDO FASE TEÓRICA: I.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS II.- REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA O MARCO DE REFERENCIA:
a) Uso e importancia del frío en el mundo y en México b) Importancia mundial y nacional de la manzana c) Uso e importancia del frío en el almacenamiento de manzana d) Descripción del proceso a nivel diagrama de bloques e) Indicadores Técnicos utilizados en el diseño
FASE PRÁCTICA: III.- DISEÑO DE INSTALACIONES: INSTALACIONES:
a) Características de la instalación (ubicación, medidas, aislantes, distribución de áreas en la instalación frigorífica, servicios, etc.) b) Cálculo de la carga térmica (hoja de cálculo Excel Excel impresa) c) Evaluación Termodinámica d) Selección y diseño de equipo e) Planos y diagramas (distribución de áreas solamente solamente de la cámara frigorífica y DTI del sistema de refrigeración) f) Estimación económica IV.- CONCLUSIONES V.- BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA
CONTENIDO FASE TEÓRICA: I.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS II.- REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA O MARCO DE REFERENCIA:
a) Uso e importancia del frío en el mundo y en México b) Importancia mundial y nacional de la manzana c) Uso e importancia del frío en el almacenamiento de manzana d) Descripción del proceso a nivel diagrama de bloques e) Indicadores Técnicos utilizados en el diseño
FASE PRÁCTICA: III.- DISEÑO DE INSTALACIONES: INSTALACIONES:
a) Características de la instalación (ubicación, medidas, aislantes, distribución de áreas en la instalación frigorífica, servicios, etc.) b) Cálculo de la carga térmica (hoja de cálculo Excel Excel impresa) c) Evaluación Termodinámica d) Selección y diseño de equipo e) Planos y diagramas (distribución de áreas solamente solamente de la cámara frigorífica y DTI del sistema de refrigeración) f) Estimación económica IV.- CONCLUSIONES V.- BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA
DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA PARA ALMACENAMIENTO DE MANZANA FASE TEORICA TEORICA
I.
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
El presente escrito es la culminación del curso de producción de frio y reúne conocimientos adquiridos en el mismo, tales como, la termodinámica del funcionamiento de los sistemas de producción de frio, función de cada uno de los componentes del ciclo frigorífico y los parámetros a considerar para el diseño de una instalación frigorífica, etc. Todo lo anterior se pretende plasmar en el siguiente proyecto “Diseño de la instalación frigorífica para almacenamiento almacenamiento de manzana”
misma que se pretende ubicar en Ciudad Cuauhtémoc, Chihuahua. Los motivos de la elección del producto radican en que la manzana es uno de los productos que se cataloga como frutos moderadamente resistentes al frio y es por lo mismo de los que en el país son mayoritariamente sometidos para su conservación a temperaturas bajas. El lugar fue elegido ya que Chihuahua es el principal productor de manzana a nivel nacional y dentro de este es, Ciudad Cuauhtémoc el municipio que concentra el mayor volumen producido de manzana. El proyecto esta divido en dos partes: La fase teórica contiene la información para antes de realizar el diseño relacionada con la manzana, condiciones del lugar y formas de almacenamiento; la fase teórica contiene los cálculos requeridos para la construcción de las cámaras y frigoríficas y en general de la obra civil. OBJETIVOS
Diseño de una cámara frigorífica para almacenamiento de manzana Evaluación termodinámica de la cámara frigorífica
II.
MARCO DE REFERENCIA
A) USO E IMPORTANCIA DEL FRÍO EN EL MUNDO Y EN MÉXICO
El mayor progreso alcanzado en la conservación de alimentos tiene su origen en la utilización del frío. En el mundo, miles de toneladas de productos perecederos que se desperdician diariamente.
Según
datos
del
Instituto
Internacional del Frío (IIF), para el año 2003 en los países en vías de desarrollo las mermas ascienden hasta en 50 %, mientras que en países desarrollados alcanzan cerca del 10 %. Actualmente el desarrollo de una sociedad moderna exige, día a día, una mejor aplicación de las bajas temperaturas para la conservación de productos perecederos a fin de satisfacer las necesidades alimentarías de una población en continuo crecimiento. La producción y la aplicación del frío en la comercialización de alimentos perecederos implica el cumplimiento de aspectos de mucha importancia; los productos alimenticios de esta categoría inicialmente de buena calidad, deben estar sometidos ininterrumpidamente a la acción del frío desde la post-cosecha hasta el consumo o su utilización por la industria. Por tal motivo, es necesario disponer de adecuadas instalaciones de almacenamiento en las zonas de producción, en los centros de abasto, o bien en las industrias procesadoras de alimentos; así como, el contar con transporte especializado con temperatura regulada y con los medios apropiados de distribución para la venta al detalle. Cuantitativamente, la importancia del frío en la industria agroalimentaria se pone de relieve en el hecho de que, del total de la producción de alimentos en el mundo, que supera los 4.000 millones de toneladas anuales, un 30% aproximadamente sufre tratamiento frigorífico más o menos intenso.
Por otro lado, la utilización del frío aparece como un pilar básico en la organización del consumo en el mundo desarrollado, de tal manera que aproximadamente el 40% de los alimentos que forman la dieta de dichos países utilizan de una manera o de otra el frío. La cadena del frío es tan importante en cada uno de estos países, que la energía eléctrica consumida por la misma puede ser del orden del 5% de toda la energía eléctrica consumida. Sí se evalúa el desarrollo de una cadena del frío en función a la capacidad de almacenamiento que tiene cada país, expresando esa capacidad en m 3/ habitante, se tiene que varios países sudamericanos presentan carencias y deficiencias técnicas similares a México, la comercialización de alimentos se centraliza hacia sus respectivas capitales o hacia las grandes zonas metropolitanas. En México, la alta dependencia tecnológica en infraestructura frigorífica, al igual que la escasa información en cuanto a la tolerancia entre temperatura-tiempo para los productos locales, hace que la cadena del frío únicamente sea aplicable para los productos de exportación; la comercialización y transporte de productos perecederos se realiza en condiciones no siempre eficientes, grandes mermas y costos elevados son característicos desde la producción hasta el consumo de los mismos. Según cálculos conservadores, cerca del 45% de la producción nacional de frutas y hortalizas se pierde por deficiencias en almacenamiento y transporte; de los productos cárnicos, pesqueros y lácteos, la información no es precisa pero también presentan graves problemas por la ineficiencia de los métodos de comercialización. En productos perecederos las operaciones logísticas de cadena del frío son del 45 al 50%. Cálculos conservadores indican que actualmente la capacidad o índice de frigorífico es de aproximadamente 0.006. En las zonas de producción existen una serie de factores que agravan la situación, tales como la falta de conocimiento acerca del comportamiento de productos locales frente al frío; la poca integración agroindustrial; la intermediación excesiva, falta de normalización, deficiencias en los manejos pos cosechas, entre los más importantes
La mayoría de los almacenes frigoríficos que actualmente operan en países como México por ejemplo son polivalentes y están destinados a conservar toda clase de productos en un amplio intervalo de temperatura. Aunado a esto, no se han tomado en cuenta las normas básicas de diseño y construcción. Ocurre con frecuencia que los locales destinados a ser almacenes frigoríficas se construyen como sí fuesen a tener otro uso; en muy pocos casos se han aplicado conceptos tecnológicos apropiados para hacer más eficiente su funcionamiento. En 1988, el Sistema Nacional para el Abasto (SNA) se fijó como meta construir 52 almacenes con una capacidad proyectada de 103,220 m 3, hasta el año 2003 se desconoce si se cumplió con dicha meta, las estadísticas siguen siendo escasas e imprecisas al respecto. B) IMPORTANCIA MUNDIAL Y NACIONAL DE LA MANZANA
La manzana ha sido una importante fuente alimenticia para ayudar en la alimentación en todos los climas fríos. Son la especie vegetal, a excepción de los cítricos, que se puede mantener durante más tiempo, conservando buena parte de su valor nutritivo. El manzano es una de las especies de fruta dulce de mayor difusión a escala mundial, debido fundamentalmente a: Su facilidad de adaptación a diferentes climas y suelos; su valor alimenticio y terapéutico; la calidad y diversidad de productos que se obtienen en la industria transformadora; por proceder de climas muy fríos resiste las más bajas temperaturas, lo que ha permitido cultivarlo a gran escala en todos los países de clima relativamente fríos, y en particular en todos los de Europa. A nivel mundial la producción de manzanas, según cifras de la USDA, alcanzó 65,23 millones de toneladas en el año 2011, China encabeza también la producción mundial de manzanas, con 50 % de ella, seguida por Estados Unidos (18 %), EEUU (6 %), Turquía con 4 % y el resto de los países con 19 %.
En México se produjeron para el año 200, 561,493 toneladas siendo los estados con mayor superficie y producción de manzana en orden de importancia Chihuahua, Durango y Coahuila. Las tendencias nacionales son estables en superficie pero inestables en cuanto a la producción dado a factores climáticos como lo pueden ser las heladas tardías y el granizo entre otros.
Fuente: SIAP
Según datos del servicio de información agroalimentario y pesquera (SIAP) el principal estado productor de manzana es Chihuahua con un promedio de 346,645.93 toneladas y un promedio en el rendimiento de 15.06 toneladas por hectárea del año 2000 a 2009.
Fuente: SIAP
Para el 2009 Chihuahua registro una producción de 382,995.20 toneladas registrando un porcentaje de 68.2% de la producción, además de que en el estado se selecciona y empaca más del 75% de las cajas
Fuente: SIAP
La manzana es uno de los cultivos potenciales del estado de Chihuahua, por lo que la producción que se genera es de suma importancia. La producción de manzana, está distribuida básicamente en seis de diez regiones que comprende el estado. Las regiones más sobresalientes son Cuauhtémoc y Guerrero, las cuales agrupan la mayor producción. La región de Cuauhtémoc, registró en el año 2008 una producción de 228,140 toneladas de manzana, incrementando su volumen de producción para el 2009 en 288,724 toneladas.
Fuente: SIAP
La contribución de las cadenas de frutales caducifolios perecederos, como lo es la manzana, es de gran importancia en la industria alimentaria, tanto en su consumo fresco como en la elaboración de productos derivados. A nivel nacional se está dejando atrás la vieja cadena productiva para dar paso a una nueva cadena producto-manzano en donde cambia la visión en cuanto al consumo.
C) USO E IMPORTANCIA DEL FRIO EN LA CONSERVACIÓN DE MANZANA
La manzana es un producto que de forma natural no puede presentar disponibilidad a lo largo de todo el año por tal requiere de cierto almacenamiento para garantizar el abasto en los mercados.
Las principales causas del deterioro de la manzana, son las que se relacionan directamente con la T° de almacenaje y están dadas por: respiración, producción de etileno, pérdida de peso, desarrollo de pudriciones y algunas alteraciones fisiológicas. Al ser la T° un factor crítico en la conservación de la manzana, es el frío el método de conservación más adecuado en este fruto. Por lo tanto, para una disponibilidad prolongada y óptima calidad en los mercados de consumo “en fresco”, es
indispensable mantener la cadena de frío. Ésta involucra: enfriamiento después de cosecha, almacenaje y transporte refrigerado, exposición de venta en lugar fresco y refrigeración doméstica. Quiebres o interrupciones en la cadena de frío repercuten en la calidad, alterando apariencia y atributos organolépticos. Algunas frutas, especialmente las tempranas, van directamente del campo al mercado. En estas el éxito comercial depende de su adelanto con relación a las competidoras. Pero la mayor parte de las manzanas, sobre todo las variedades de fin de verano y las de invierno, suelen estar algún tiempo almacenadas. El almacenaje se impone, por dos razones: por necesidad de espera hasta que el fruto este en su mejor sazón y ha desarrollado todas sus características de paladar; o por conveniencia de conservarlo para venta retrasada cuando los precios del mercado, al escasear las frutas haya subido.
Uso previo del frio: Para que la manzana se beneficie rápidamente del frío que prolonga su conservación se le baja la temperatura antes de introducirla en
la
cámara fría. Esto se hace mediante pre-enfriamiento ya sea en agua o con aire. El pre-enfriamiento no es una operación forzosa, se maneja con cierto grado de flexibilidad pues es posible prescindir de ésta y por tanto de sus beneficios. Enfriar la manzana rápidamente conviene, porque con ello se disminuye velozmente la actividad respiratoria, o lo que es lo mismo, se alarga su vida de anaquel al frenar su metabolismo. Con la refrigeración previa se trata de enfriar la manzana en poco
tiempo y de prepararla para entrar en cámaras de conservación a la temperatura más adecuada.
Uso e importancia del frio durante el almacenamiento: Las capacidad de conservación de las manzanas en frio es relativamente alta y las diferentes técnicas, ya que está clasificada como un fruto moderadamente tolerante al frio. El control de temperatura combinada con la humedad relativa y una atmosfera controlada, prolongan su conservación hasta, prácticamente, la cosecha del año siguiente. Las cámaras frigoríficas mantienen las manzanas a temperatura ligeramente superior o igual a 0ºC; según la variedad, la temperatura óptima puede variar entre 0ºC y 3º. La humedad relativa a que se mantiene en estos recintos es del 90 al 95%. De no ser de este modo en las cámaras de conservación pueden darse fenómenos de desecación de la manzana para HR bajas, u otro tipo de alteraciones filológicas de ser excesiva.
Uso e importancia del frio posterior al almacenamiento: El frio posterior al almacenamiento es la última pieza clave para el mantenimiento de las características organolépticas de la manzana. Es por ello que el transporte exige los máximos cuidados para que llegue al consumidor en las mejores condiciones posibles. Se debe proteger de los agentes atmosféricos y mantenerse en las condiciones de temperatura, composición atmosférica y humedad relativa apropiadas. Los camiones de transporte de manzanas deben estar acondicionados para mantener las manzanas en condiciones semejantes o iguales a las de las cámaras de conservación evitando grandes diferencias de temperatura (ΔT°) man teniendo
así la cadena de frio. D) DESCRIPCIÓN DEL PROCESO A NIVEL DIAGRAMA DE BLOQUES
Recepción: El proceso comienza con la recepción de la manzana proveniente de campo, misma que llega a la planta en cajones de madera, los cuales deben traer
especificado: la fecha de cosecha, el nombre de productor, variedad y número de lote.
Pre-enfriamiento: Una vez estando la manzana en la planta la primer labor que se realiza sobre esta, es la extracción de calor de campo, es decir, bajar su temperatura, con lo cual se evita el deterioro de la fruta y así se consigue alargar su periodo de vida útil y se mejora el manejo postcosecha; lo anterior se logra manteniendo la manzana durante 36 horas en cámaras de refrigeración que se encuentran a una temperatura de 0°C (32°F) y a la par se mantiene una lámina de agua para evitar la deshidratación del fruto durante el almacenamiento o esto también se puede realizar sumergiendo la manzana en tinas de agua fría.
Selección: Las manzanas se someten a un proceso de selección en donde se eliminan las que presenta una calidad no apropiada, es decir, aquellas que presentan
golpes,
pudriciones,
deformaciones
y
sobre
maduración,
principalmente. Estas manzanas se destinan a la industria juguera.
Lavado: Posterior al enfriamiento las manzanas se lavan, para esto se sumergen en tinas de lavado que contienen sanitizantes, fungicidas (no tóxico) y calcio, éste último se emplea para darle firmeza al fruto.
Lavado de la manzana
Secado: Después del lavado el producto pasa por unas bandas transportadoras, en las cuales se lleva a cabo el secado, el cual se realiza con el calor generado por la combustión de un gas. Otra forma de realizar esta operación es pasar la
fruta por unas bandas transportadoras, en las cuales se lleva a cabo el secado, por medio de ventiladores.
Secado de manzana por medio del calor generado de la combustión de un gas
Encerado y pulido: Inmediatamente después del secado, el fruto pasa por unos rodillos en donde se les aplica cera (extracto de carnauba) únicamente a las manzanas rojas, las manzanas verdes quedan exentas de este procedimiento, por medio de una manguera dosificadora, al mismo tiempo que son pulidas por unos pequeños cepillos en movimiento como se aprecia en la siguiente ilustración.
Encerado y pulido de manzana
Secado de cera: Posterior al encerado, las manzanas se hacen pasar por un segundo secado con el objetivo de solidificar la cera, a una temperatura que oscila entre los 40 y 50 °C.
Almacenamiento en frio: La manzana es vertida en bins cuya capacidad es de 450 kg, los bins se apilan hasta 9 niveles dentro de la cámara misma que se encuentra a una temperatura de 0°C (32 °F), hasta el momento en que será transportada.
Selección y clasificación: A continuación, se eliminan las manzanas que presenten afectaciones por frío y las demás se separan de acuerdo a su tamaño y calidad. Las manzanas que cumplen con los parámetros de calidad establecidos siguen un proceso de empacado de acuerdo a su peso, los calibres más comerciales manejados son 100, 113, 125 y 138; el número del calibre es inverso al tamaño de la fruta.
Selección de la manzana
Empacado: Las manzanas que cumplen con los parámetros de calidad establecidos siguen un proceso de empacado en cajas de cartón de acuerdo a su peso y tamaño. El empacado se realiza de forma manual.
Empacado de manzana
Distribución: Las cajas de cartón son apiladas para ser llevados mediante un montacargas al tráiler provisto de thermoking a una temperatura de 32° F, con capacidad de 22 toneladas, para ser distribuida a los diferentes puntos de venta.
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE ACONDICIONAMIENTO DE LA MANZANA
RECEPCIÓN 0°C/36 h o inmersión en agua
PREENFRIAMIENTO
SELECCIÓN Sanitizantes, fungicidas (no tóxico) y calcio
LAVADO
SECADO Cera (extracto de carnauba)
ENCERADO Y PULIDO
SECADO DE LA CERA Temperatura 40 y 50 °C
ALMACENAMIENTO 0°C
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
EMPACADO Los calibres más comerciales
son
100, 113, 125 y 138.
DISTRIBUCIÓN
D) INDICADORES TÉCNICOS QUE SE UTILIZARÁN EN EL DISEÑO
Antes de realizar el diseño de un frigorífico, es necesario recabar una serie de información
relacionada
con
los
productos,
condiciones
y
formas
de
almacenamiento, las características del almacén, las condiciones del lugar y otros. Para cada uno de estos aspectos es necesario conocer:
Condiciones del lugar -Temperaturas: Máxima diaria es de 37°C , la mínima puede descender incluso por debajo de los -10 °C en el mes de enero y media anual es de 10 a 14 °C.
-Humedad Relativa: La humedad relativa predominante es de 65% -Lluvias
Fuente: sistema meteorológico nacional, AÑO 2005
Como se observa en el cuadro anterior la precipitación media anual es de 499.3 y con 70.6 días de lluvia al año presentándose la mayor cantidad de estas en los meses de julio, agosto y septiembre.
-Viento: Los vientos dominantes provienen del suroeste. Según la estación meteorológica de la UACJ el valor promedio de la velocidad del viento en Ciudad Cuauhtémoc se encuentran alrededor 6.8 km/h (año 2003-2009).
-Recursos hídricos: El agua superficial se localiza básicamente en las lagunas de Bustillos, del Pájaro, de los Mexicanos y Los Nogales; así como las presas: La Quemada, Napavechi, Del Burro, El Picacho, Tres Lagunitas, Seis de Enero, Cuauhtémoc, Barraganes y Táscate del Aguila.
El municipio no cuenta con ríos, su territorio es atravesado por varios arroyos, la mayor parte de ellos solo llevan agua en tiempo de lluvias, sus corrientes pertenecen casi en su totalidad a la vertiente interior, formada por la cuenca de la Laguna de Bustillos. En la parte oriental se forman las primeras corrientes de los ríos de San Lorenzo y Carretas.
En producto -Tipo de producto El fruto que se almacena será manzana siendo las principales variedades Golden Delicious y Red Delicious.
La
cantidad
total
que
se
almacenará es de 600 ton de manzana, de las cuales 360 ton corresponden Golden
a
la
delicious
y
variedad las
restantes corresponden a
240 Red
delicious.
-Frecuencias de entradas y salidas La recolección de ambas variedades se realiza mayormente en los meses septiembre-octubre, aun que la variedad golden se comenzará a recibir desde el mes de agosto. Variedad
Entradas Agosto
Septiembre
Salidas Octubre
Noviembre
Diciembre
Enero
Golden delicious (ton)
120 (a)
120 (b)
120
(a)
(b)
(c)
(c) Entradas Septiembre Red delicious
Salidas
Octubre
120 (d)
Diciembre
120 (e)
(d)
Enero (e)
Ya que las cámaras de frigoconservación no tendrán adaptada la conservación de atmosferas modificadas las manzanas no podrán estar más de 4 meses en almacenamiento.
-Volumen a manejar diario Las cámaras se llenaron en promedio en tres o cuatro días por lo tanto el volumen a manejar por día oscilara entre 30 a 40 toneladas.
-Propiedades termodinámicas del producto Prot. Grasa Carbo. Fibra Ceniza PIC °F Manzana 83.93 0.19 0.36
15.25
2.70
0.26
Cp>0
Cp<0
λf
Btu/lb*°F Btu/lb*°F Btu/lb
30.0 0.91
0.47
120
PIC: Punto inicial de congelación Cp >0: Calor especifico por encima de 0 Cp <0: Calor especifico por debajo de 0
Densidad
T°F
(lb/pie3) Manzana
27.8
28.4
Cp1
Cpo
λ
(Btu/lb*°F)
(Btu/lb*°F)
(Btu/lb)
0.86
0.45
Fuente: Notas de clase
-El calor de la respiración de manzanas frescas a cabo en diversas temperaturas Calor de respiración. Btu/día por tonelada de producto
32°F
Delicious 757
41°F
50°F
59°F
68°F
77°F
Referencia
1117
---
---
---
---
Luutz
and
Hardenburg(1968)
Golden
793
1189
---
---
---
---
delicious
Luutz
and
Hardenburg(1968)
Fuente: Notas de clase
-Condiciones de almacenamiento de la manzana Producto
Manzana
Temperatura de
Humedad Temperatura Producción Susceptibilidad Vida
almacenamiento Relativa
más alta de de etileno
(°C)
congelación
-1.1
90-95
-1.5
al etileno
MA
almacenamiento 3-6 meses
Fuente: Notas de clase
Envase Empaque: El empaque de manzana se realiza en tandas de 19 kg depositadas en cajas blis de cartón solido blanqueado, con superficie lisa, recubiertas por una capa de bond blanco, sin horadaciones ni asas laterales, de tapa tipo HSC, cuyas dimensiones generales son: 550 mm largo x 360 mm ancho x 340 mm alto.
Cp Cartón= 0.32 BTU/lb °F
Caja que se empleara para la comercialización del producto
de
Embalaje: El embalaje se realiza a través de bines de madera cuyas dimensiones son : 1000 x1200 x 800 mm, con una capacidad de 450 kg de manzana,
elaborados
en
madera
de
eucalipto, completamente pulida y tratada para evitar causar daños a las superficie de la manzana o el alojamiento de agentes microbianos o fúngicos indeseados.
Cp= 0.67 BTU/lb °F
Bins que se empleara para la comercialización del producto
FASE PRÁCTICA
III.- DISEÑO DE INSTALACIONES: A) CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN (UBICACIÓN, MEDIDAS, AISLANTES, DISTRIBUCIÓN DE ÁREAS EN LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA, SERVICIOS, ETC.)
Ubicación: Ciudad Cuauhtémoc, Chihuahua El lugar fue elegido tomando en cuenta dos aspectos básicos: El Estado de Chihuahua es el principal productor de Manzana a nivel nacional y dentro del estado la región de Cuauhtémoc es donde mayormente se produce la manzana (ver fase teorica). El terreno es plano y paseé características que lo hacen apto para el establecimiento de la planta, tales como:
El suelo es bien drenado, de buena resistencia mecánica
Se ubica en las proximidades de una carretera y de suministro de energía y de agua.
El tamaño es de aprox. 2 hectáreas contemplado con esta extensión posibles ampliaciones futuras
Características de las cámaras frigoríficas El edificio será de una sola planta, por motivos de ahorro de inversión y para hacer más fácil la manipulación y la explotación. La obra civil estará hecha a base de concreto y ladrillo.
Dimensiones: Se tendrán 5 cámaras cuyas dimensiones son de 8.7 x 8.7 x 8.5 m.
Aislante: La cámara estará revestida de espuma de poliuretano para restringir el flujo de calor hacia el interior de la cámara del almacén, esta estará colocada en placas prefabricadas empleado 2 capas de las misas para alcanzar el espesor necesario de 9.5 cm . La espuma de poliuretano tiene coeficiente de conductividad muy bajo, (es el más bajo de todos los materiales) se reporta un valor de k=0.031 a 0.032 W/m°K (Covarrubias, 1993). Es de gran aplicación y montaje. Tiene una buena resistencia mecánica (López, 1994). Poliuretano expandido aplicado en forma espreada en muros y techos y en forma de placas en piso, con un espesor de 3.6”.
Barrera Antivapor: Esta será colocada únicamente sobre el piso del suelo, con objeto de impedir la penetración del vapor de agua que conduce inevitablemente a rebajar el poder aislante del poliuretano.
Distribución en áreas de la instalación frigorífica (ver plano) Como aspectos importantes a mencionar respecto a la distribución de áreas en la instalación frigorífica destinada para almacenamiento de manzana se tiene:
En la mayoría de los casos se realizará pre-enfriamiento por lo tanto se tendrá una cámara que realiza esta labor, la cual estará ubicada lo más cerca del área de recepción.
Se prevé la necesidad de manipular antes y después de su entrada a la cámara para someterlos a tratamientos, selección y embalado, es decir, la
manzana
será
acondicionada
para
su
almacenamiento
y
posteriormente será empacada.
Las cámaras de almacenamiento permiten el transporte interno de mercancías; todo ello para que la mano de obra quede reducida al mínimo.
El cuarto de maquinas están en lugares adecuados, cerca de las cámaras frigoríficas y en lugares donde no haya exceso de humedad ni de calor y que no estén al alcance de personas ajenas a su manejo.
Necesidad de servicio auxiliares: Suministro y tratamiento de agua empleada, cuartos de mantenimiento y oficinas.
B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA (HOJA DE CÁLCULO EXCEL IMPRESA).
A continuación se muestra solo el resumen de la hoja de cálculo
INFORMACI N REQUERIDA PARA LOS C LCULOS DATOS DEL PRODUCTO PRODUCTO: MANZANA MASA TOTAL: 150 ton FLUJO DIARIO: 40 ton DENSIDAD: 28.7 lb/pie Cp1: 0.86 Btu/lb*°F Cp0: 0.45 Btu/lb*°F Λ 121 Btu/lb T. DE ALMACEN: 32 °F C. DE RESPIRACI N Golden Del. 32 793 °F Golden Del. 41 1189 °F Red Del. 32 757 °F Red Del. 41 1117 °F 32°F Crtm 793 BTU/ton/día 63.3°F Crta 1568.65 BTU/ton/día Cp madera: 0.67 BTU/lb°F
DATOS DEL LUGAR Y MANEJO UBICACIÓN: CD. CUAHUTÉMOC, CHIH. Tbs: 98.6 °F Tbh: 73 °F A.S.N.M 2063 m H. REL. EXTERIOR: 65 % H. REL. INTERIOR: 90 % TIPO DE USO: 1 USO MONTACARGAS: 8 hp AISLANTE: POLIURETANO ALTURA C MARA: 8.5 m LARGO/ANCHO: 3.83 pies VOLUMEN TOTAL: 38.14 pies HORAS DE TRABAJO: 8 h No. DE PERSONAS: 2 BINS DE MADERA: PESO POR BIN: 10 kg
CALCULO DE LAS DIMENSIONES Y ESPESOR DEL AISLANTE e= 1/4 ΔT = 9.25 cm = 3.67 pulgadas
Vu=mT/ρ=
11522.30 pie3
VB=2 Vu =
23044.5993 pie3
INTERNO pies 27.8868 28.7465
ALTURA (H) LARGO (L) ANCHO (A) volumen Interior
ESPESOR DEL AISLANTE
28.7465 23044.5993
m 8.5000 PISOS 8.7620 MUROS
cm pies 9.25 0.3035 9.25 0.3035
TECHOS
9.25 0.3035
652.5742
1.- CALOR POR TRANSMISIÓN EN MUROS, PISOS Y TECHO (QC) ECUACIÓN: ΔT= (T ext - Tint)+F c
LUGAR PISO PARED NORTE PARED SUR PARED ESTE PARED OESTE TECHO
QC= U* A*( ΔT+Fc) QC=
U POLIURETANO =
1.0813 BTU
370673.385 BTU/día
Área externa pie 861.63 836.39 836.39 836.39 836.39 861.63
(Te-Ti) °F 41.00 66.60 66.60 66.60
Fc 0 2 2 4
ΔT °F
41.00 66.60 66.60 66.60
Qc(Btu/día) 38199.718 62042.690 62042.690 63851.514
66.60 66.60
4 20
66.60 66.60 SUMA
63851.514 80685.259 370673.385
CUADRO RESUMEN DE LAS CARGAS TÉRMICAS FUENTES DE CALOR Transmisión en muros, piso, techo Infiltración de aire Carga por producto Carga por alumbrado Carga por personal Carga por maquinaria y equipo Motor de los evaporadores Empaques y Embalajes
ECUACI N USADA Qc = U A ΔT
CARGA T RMICA (BTU/día) 370673.385
QI= Va (he-hi) QP = QP + Q2 +Q3 +Q4 QL = 3.4 A t 1 QW= NQWtW Qm = NWmtm QE = NmW Ef CtE QEmpaque = mempaque*Cp (TeTi)
SUBTOTAL: 10% SEGURIDAD TOTAL:
114190.410 3355317.818 14048.15856 14848 814240 1020000 87443.2544 5790761.026 579076.1026 6369837.129
CONSIDERANDO 18 h DE FUNCIONAMIENTO AL DIA DE LOS COMPRESORES: Q0=Qtotal/ Horas de funcionamiento al día = 353879.8405 BTU/horas DATOS PARA CALCULAR MOTORES EN EVAPORADORES Nm= POTENCIA= QD= NE= Potencia total (Q D) QO-(QD*NE)= Porcentaje de error
5 0.5 90000 4 36000 -6120.159525 101.73 %
hp BTU/h BTU/h
Se realizó un calculo considerando 4 evaporadores con lo cual se logrará cubrir 36000 btu/día y considerando que nuestra necesidad de extracción de calores de 353879.8405 btu/día, se tiene un error de extracción de 1.73 % que se encuentra dentro de los lineamientos de % de error en la extracción recomendado (±5%). (En anexo se muestra la hoja de calculo completa). C) EVALUACIÓN TERMODINÁMICA DATOS Y OPCIONES ELEGIDOS DEL SISTEMA MODELADO
Ubicación del sistema: Altura:
Cd. Cuauhtémoc, Chih.
2063 msnm
Presión atmosférica:0.813 Bar Refrigerante a emplear: Carga térmica:
R 717
30 T.R. (Se redondea porque el programa solo deja meter números enteros).
Temperatura en la cámara:
0 °C
273.150 °K
Temperatura de bulbo seco:
37 °C
310.150 °K
Temperatura de bulbo húmedo: 23 °C
296.150 °K
Temperatura de referencia:
30.000 °C
303.150 °K
Temperatura de condensación:
35 °C
308.150 °K
Temperatura de evaporación:
-7 °C
266.150 °K
Tipo de condensador :
Enfriado por mezcla agua - aire
CONSIDERACIONES: Diferencia de Temperatura en evaporador:
7 °C
Diferencia de Temperatura en condensador:
12 °C
Grado de recirculación en bombas:
2
Incremento de presión en bombas:
4 Bar
DESCRIPCION DEL CICLO: Ciclo de producción de frío en una sola etapa con recirculación del refrigerante mediante bomba
NOTA.- La temperatura de referencia es el valor promedio de las temperaturas bulbo húmedo y seco: Cuadro resumen de la termodinámica del ciclo
EVALUACION TERMODINAMICA DEL SISTEMA MODELADO
Carga Térmica:
379800.000 kJ/hr
105.500 kW
Efecto Refrigerante:
642.570 KJ/kg
Gasto Masa compresor:
351.585 kg/h
Gasto Masa en bomba:
591.064 kg/h
Gasto volumétrico:
131.091 m3/h
Potencia del compresor:
71709.980 kJ/h 19.919 kW
Potencia en la bomba:
3648.239 KJ/h 1.013 kW
1.358 HP
Potencia del condensador: 169.481 HP
455158.219 kJ/h
COP Ideal o de Carnot:
11.876
COP:
126.433 kW
5.040
Rendimiento económico:
0.424 = 42.4 %
Rendimiento exergético:
0.676
Como se observa el rendimiento económico obtenido para nuestro sistema es de 42.4 %. Diagrama de Mollier
D) SELECCIÓN Y DISEÑO DE EQUIPO Resumen de resultados:
DIMENSIONES: LARGO: 8.76m ANCHO: 8.76m
ALTURA: 8.50m AISLAMIENTO TÉRMICO: Poliuretano expandido aplicado en forma espreada en muros y techos y en forma de placas en piso, con un esperso de 3.6 ”.
Qo= 353879.8405 BTU/h = 8917. 7719Kcal/h=103.2149 Kw= 29.4899T.R. NOTA: Se considera la colocación de 4 evaporadores en la cámara de refrigeración. SEL ECCIÓN DE EQUIPO:
Datos:
Refrigerante: NH3 (R-717) Amoniaco
Qo= 353879.8405 BTU/h
Evaporador: de tubos aletados con circulación de aire forzado.
Condensador: Evaporativo
T° de Evaporación:T0=Tc-10°F = 32°F-10°F= 22°F
T° de Condensación: T=T bh+20°F = 73°F+20°F=93°F
No. de evaporadores = 4
No. de compresores= 2
Sistema de recirculación por bombas.
NOTA: Se sugiere ΔT evaporación de “5°C a 7°C” ó “9°F a 13°F” ΔT condensación= “10°C a 15°C” ó “18°F a 27°F”
EVAPORADORES: (Se necesitan 4 ) Carga térmica por evaporador ΔT=10°F =88469.96013 BTU/h.
De la tabla del fabricante se obtiene que el evaporador de la marca Bohn, Modelo BHA-930 tiene una capacidad de 93,000 BTU/h a Δ T=10°F. Características:
No. de motores = 5 Potencia del motor= 0.5 hp Corriente eléctrica= 220 V/60c D. de ventilador= 24” Flujo de refrigeración= 2.1 *GPM Peso aprox. de embarque= 338.39 kg *Galones por minuto
Largo= 343.54cm Ancho= 66.68cm Altura= 94.62cm D. tubo de descarga= 2
” D. tubo de alimentación= 5 ¼” 1/8
C. de H20 desescarche= 30 GPM
COMPRESORES: (se necesitan 2)
Qo por compresor= 29.4899T.R./ 2 = 14.7449 T.R. ó 4458.8859 Kcal/h Temperatura de evaporación = 22 °F Temperatura de condensación= 93°F Del catalogo del fabricante: Compresor Marca Bohn-EMBRACO Modelo: NE6160z No. de cilindros:2 Capacidad: 16.2 T.R. Características: Largo: 46.0 cm Ancho: 37.8 cm Altura: 99.6 cm Peso neto del compreso: 28.9 kg θ de succión= 1 ½” θ de descarga= 1 ½”
CONDENSADOR (Se necesitan 2)
Qo= 353879.8405 BTU/h + (11.4*2)*2545 = 411905.8405BTU/h = 34.3254 T.R. T°bh= 73°F, T° CONDENSACIÓN = 93°F FCORRECCIÓN por I= 1.02
Del catalogo del fabricante se obtiene: Marca: Bohn Modelo: LET 035 Potencia: 36.10 T.R. Potencia bomba de agua: ½ hp Características: Largo= 102” Ancho= 64.25” Alto= 83 ¼ “ θ de alimentación= 2 ½ “ θ de descarga= 2”
θ de ventiladores= 15”
Potencia de ventiladores= 2.5 hp Flujo de agua= 60 GPM Peso aprox.= 10.25 kg
No. de ventiladores= 2 E) PLANOS Y DIAGRAMAS (DISTRIBUCIÓN DE ÁREAS SOLAMENTE DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA Y DTI DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN) (Ver anexos) F) ESTIMACIÓN ECONÓMICA
Se realizó la estimación económica solo para una cámara de refrigeración para conservación de manzana Componente Evaporador Compresor Condensador Otros componentes Placas de poliuretano m2 Poliuretano espreado kg TOTAL
Cantidad Precio unitario € 4 9911.12 2 669.01 2 8043.24 1 154.88 607.97
Precio en $ 165,614.82 11,179.16 134,402.54 31,119.65 90 58.75
Precio total $ 662459.26 22358.31 268805.08 31119.65 13,932.2 35718.49 1034392.99
NOTA: El rubro de otros componentes el cual comprende válvulas, tubería, manómetros, presos tatos y demás accesorios fue calculado en función del costo aproximado de los componentes principales del sistema de refrigeración.
IV.- CONCLUSIONES
Para el desarrollo del diseño de la cámara frigorífica del presente trabajo se aplicó el conocimiento teórico adquirido en clase, el cual involucra aspectos como criterios de selección de equipo acorde a las características del sistema según los requerimientos de un determinado proceso. Se observo que lo principal para el diseño es conocer las características del productor a enfriar y las condiciones ambientales del lugar de ubicación de nuestra cámara.
Otro aspecto a resaltar fue acerca de conocimiento que se tubo que adquirir en cuanto a el equipo utilizado para alcanzar la potencia utilizada y así poder expulsar las toneladas de refrigeración necesarias para la conservación del producto; es decir, en cuanto a la evaluación termodinámica, como gradiente energético a eliminar.
La refrigeración es un método de conservación de alimentos muy efectivo, siempre y cuando conlleve una correcta aplicación desde el manejo de producto dentro de las cámaras frías, hasta la operación de los componentes físicos del sistema.
Cabe señalar que el proceso logístico es de vital importancia, ya que, si no se cuentan con la implementación de las buenas practicas de manejo para evitar cualquier tipo de riesgo sobre el producto, de nada valdrá tener el equipo más sofisticado para la generación de frío. Es por ello que se debe tener una buena relación entre lo logístico y el equipo e instalación necesaria para el buen funcionamiento.
Por último, hay que mencionar que este tipo de trabajos, a pesar de ser únicamente ejercicios de simulación para el diseño de una cámara frigorífica, contribuyen a la formación de nuestro perfil como Ingenieros Agroindustriales, y nos aportan una visión integradora de todos los componentes que debemos de tomar en cuanta para el desarrollo de proyectos de cualquier índole, además nos permiten ir creando una base para formarnos un criterio de decisión en ejercicios futuros.
V.- BIBLIOGRAFÍA
Gobierno del Estado de Chihuahua, Análisis de competitividad, articulo en línea http://www.chihuahua.gob.mx/atach2/sdr/uploads/File/manzana.pdf , fecha de consulta 20 de octubre.
Álvarez Saldaña Angélica. Notas de producción de Frío. Chapingo, Estado de México 2008.
Notas de Dr. Ignacio Covarrubias
Apunte de clase (Base de datos proporcionados por la profesora)
Plan rector del sistema producto manzana, Articulo en línea http://www.amsda.com.mx/PREstatales/Estatales/CHIHUAHUA/PREmanza na.pdf , fecha de consulta 28 de octubre.
Servicio meteorológico Nacional, http://smn.cna.gob.mx/, Fecha de consulta 28 de octubre.
SIAP, http://www.siap.gob.mx/. Fecha de consulta 1 de noviembre del 2012.
Costos poliuretano: o
http://www.construfoam.com.mx/productos/aislantes/aister.html, fecha de consulta 15 de noviembre.
Costos componentes: o
http://www.frigopack.com/Seccion~x~Evaporadores-plafonindustriales~IDSeccionArticulo~34~OrdenSeccion~050040.html, fecha de consulta 15 de noviembre.
ANEXOS
INFORMACIÓN REQUERIDA PARA LOS CÁLCULOS DATOS DEL PRODUCTO PRODUCTO: MANZANA MASA TOTAL: 150 ton FLUJO DIARIO: 40 ton DENSIDAD: 28.7 lb/pie Cp1: 0.86 Btu/lb*°F Cp0: 0.45 Btu/lb*°F 121 Btu/lb Λ T. DE ALMACEN: 32 °F C. DE RESPIRACIÓN Golden Del. 32 793 °F Golden Del. 41 1189 °F Red Del. 32 757 °F Red Del. 41 1117 °F 32°F Crtm 793 BTU/ton/día 63.3°F Crta 1568.65 BTU/ton/día Cp madera: 0.67 BTU/lb°F
DATOS DEL LUGAR Y MANEJO UBICACIÓN: CD. CUAHUTÉMOC, CHIH. Tbs: 98.6 °F Tbh: 73 °F A.S.N.M 2063 m H. REL. EXTERIOR: 65 % H. REL. INTERIOR: 90 % TIPO DE USO: 1 USO MONTACARGAS: 8 hp AISLANTE: POLIURETANO ALTURA CÁMARA: 8.5 m LARGO/ANCHO: 3.83 pies VOLUMEN TOTAL: 38.14 pies3 HORAS DE TRABAJO: 8 h No. DE PERSONAS: 2 BINS DE MADERA: PESO POR BIN: 10 kg
CALCULO DE LAS DIMENSIONES Y ESPESOR DEL AISLANTE
11522.30 pie3
Vu=mT/ρ= e= e=
9.25
A=L=(VB/H)1/2
cm 3.6417 in
28.7465175 pies
23044.5993 pie3
VB=2 Vu = e=
0.3035 pies
8.76204508 m
Vu=mT/ρ e= 1/4 ΔT
ALTURA (H) LARGO (L) ANCHO (A) volumen Interior
INTERNO pies 27.8868 28.7465 28.7465 23044.5993
ESPESOR DEL AISLANTE m 8.5000 PISOS 8.7620 MUROS 8.7620 TECHOS 652.5742
cm 9.25 9.25 9.25
pies 0.3035 0.3035 0.3035
1.- CALOR POR TRANSMISIÓN EN MUROS, PISOS Y TECHO (QC) ECUACIÓN: ΔT= (T ext - Tint)+Fc
Q C= U* A*( ΔT+Fc) Q C= 370673.385 BTU/día
U POLIURETANO =
1.0813 BTU
LUGAR
Área externa pie2
(Te-Ti) °F Fc* ΔT °F Qc(Btu/día)
PISO
861.63
41.00
0 41.00
38199.718
PARED NORTE
836.39
66.60
2 66.60
62042.690
PARED SUR
836.39
66.60
2 66.60
62042.690
PARED ESTE
836.39
66.60
4 66.60
63851.514
PARED OESTE
836.39
66.60
4 66.60
63851.514
TECHO
861.63
66.60 20 66.60
80685.259
SUMA 370673.385
PARED E
CARACTERISTICAS DE LA SUPERFICIE SUPERFICIE COLOR OSCURA: PINTURA NEGRA SUPERFICIE COLOR MEDIO: PINTURA ROJA, GRIS O VERDE SUPERFICIE COLOR CLARO: PINTURA BLANCA
8
20
6
4
6
15
4
2
4
9
U coeficiente global de Transferencia del poliuretano, U = 1/0.0322 + 0.275e Área = (Largo + 2e)* (Ancho + 2e) Fc = Factor por irradiación solar (Cuadro 2, pág 34 N. C.) 2) CALOR POR INFILTRACIÓN QI= Va (he-hi) Va= (V)*(No. de cambios aire/día)
No. de cambios aire /día =
TECHO PLANO
5
ΔT= (T ext - Tint)+Fc
Va=
PARED W
8
Q C= U* A*( ΔT+Fc)
Uso intensivo Almacenamiento prolongado
PARED N/S
2 0.6
34705.16655 pies 2.5
VOLUMEN
VOLUMEN
pie3
pie3 20,000 25,000
566.30 707.90
CAMBIOS DE AIRE/24 2.6 2.3
DE LA CARTA PSICROMETRICA CON LA T exterior=98.6, Tcámara = 95, HR interior 90% y HRexterior= 65%
h1= 0.3117 BTU/pie3 h2-h1= 3.2903 BTU/pie3 h2=
3.602 BTU/pie3
ENTONCES:
QI=
114190.4095 BTU/día
QI= Va (he-hi) Va= (V)*(No. de cambios aire/día) No. de cambios aire /día (Tomado del cuadro 9, N. C) 3) CARGA DEL PRODUCTO (Qp)
FORMULAS Qp1= md Cp1 (Te-Tc) Qp2=md λ Qp3=md Cp0 (T0-Tf ) Qp4=md CrTm + (mT-md)CrTa Q p= Q p1 + Q p4 Qp1= CALOR SENSIBLE ARRIBA DEL PUNTO DE CONGELACIÓN Qp2=CALOR LATENTE DE CAMBIO DE ESTADO Qp3= CALOR LATENTE ABAJO DEL PUNTO DE CONGELACIÓN Qp4= CALOR DE RESPIRACIÓN
SIGNIFICADOS md= FLUJO DIARIO DE PRODUCTO EN Kg/h ó lb/h mT= MASA TOTAL DEL PRODUCTO QUE PUEDE ALMACENARSE EN Ton, Kg, lb Cp0= CALOR ESPECÍFICO DEL PRODUCTO ABAJO DEL PUNTO DE CONGELACIÓN EN BTU/lb°F, Kcal/Kg°C Cp1= CALOR ESPECIFICO ARRIBA DEL PUNTO DEL CONGELACIÓN EN BTU/lb°F, Kcal/Kg°C Te= TEMPERATURA A LA QUE ENTRA EL PRODUCTO °F, °C Ó °K. Tc= TEMPERATURA DE LA CAMARA FRÍA T0= TEMPERATURA DE CONGELACIÓN EN °F,°C Ó °K Tf = TEMPRATURA FINAL A LA QUE DEBE LLEGAR EL PRODUCTO EN °F,°C Ó °K λ=
CALOR LATENTE DE CONGELACIÓN EN
Kcal, BTU/lb CrTm= CALOR DE RESPIRACIÓN A TEMPERATURA MEDIA EN BTU/Ton día CrTa= CALOR DE RESPIRACIÓN A TEMPERATRA DE ALMACENAMIENTO EN BTU/Ton día
PARA ESTE PROBLEMA : T0=
29.3 °F
Te=
73 °F
Cp1= Cr a 32°F= Cr a >77°F= CrTm= CrTa=
0.86 793 7142.9989 3967.99945 793
BTU/lb°F BTU/ton día BTU/ton día BTU/ton día BTU/ton día
md=
88184 lb
mT=
330690 lb
Qp1=
3109367.84 BTU/día
Qp4=
245949.978 BTU/día
Q p=
3355317.818 BTU/día
md=
40 ton
4) CARGA POR ALUMBRADO QL):
Q L= 3.4 A TL
Q L=
14048.15856 BTU/día
Q L= en BTU/día A=ÁREA ALUMBRADA EN pies2 Ó m2 tL= TIEMPO QUE SE EMPLEA EL ALUMBRADO DURANTE EL DÍA CONSIDERANDO: A= tL=
826.3623 pies2 5 h/día
5) CARGA POR PERSONAL (QW) Q W= NqWtW N= NÚMERO DE PERSONAS QUE TRABAJARÁN EN LA CÁMARA qW=CALOR DESPRENDIDO POR C/PERSONA tw= TIEMPO DE TRABAJO DE LAS PERSONAS DENTRO DE LA CÁMARA h/día
Q W= N=
14848 BTU/día
2 Personas
qW=
928 BTU/h
tw=
8 h/día
6) CARGA POR MAQUINARIA Y EQUIPO Qm): Q m= NWmtm N= NUMERO DE EQUIPO CON MOTOR ELÉCTRICO SIMILAR.
(INTERPORLACIÓN A 32°F EN TABLA 12, N.C.)
wm= POTENCIA DE LOS EQUIPO EN BTU/h tm= TIEMPO DE OPERACIÓN DEL EQUIPO CONSIDERANDO: USO DE 2 MONTACARGAS ELÉCTRICO CON POTENCIAS DE N= 2 tm=
8 h/día
Q m=
814240 BTU/día
20 hp 7) CARGA POR MOTORES DE EVAPORADORES (QE): Q E=NmWEf CtE
NE= NÚMERO DE EVAPORADORES Nm= NÚMERO DE MOTORES DE LOS EVAPORADORES WE= POTENCIA DE LOS MOTORES f c= FATOR DE CONVERSIÓN DE hp A BTU/h tE= TIEMPO DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES CONSIDERANDO: NE=
3
Nm POR C/EVAPORADOR=
5 NmTOTAL=
WE= f c= tE= Q E=
15
0.5 hp 4250 BTU/h 24 h 765000 BTU/día
8) OTRAS CARGAS CONSIDERANDO QUE LA MANZANA SE ALMACENA EN BINS DE MADERA CON CAPACIDAD DE 450 kg GY UN PESO PROMEDIO DE 10 kg/BIN 22.0 lb/BIN CP DE LA MADERA=
0.67 BTU/lb°F
CP DEL CARTÓN=
0.32 BTU/lb°F
CP DEL PLÁSTICO=
0.55 BTU/lb°F
No. DE BINS/día= 89 Cajas TEMPERATURA DE ENTRADA DE LAS CAJAS= 98.6 °F MASA TOTAL DE BINS/día= 1959.64 lb/día Q empaque= 87443.2544 BTU/día 9) RESUMEN DELAS CARGAS TÉRMICAS:
FUENTES DE CALOR:
CARGA TÉRMICA (BTU/día)
Q C
370673.385
Q I
114190.410
Q P
3355317.818
Q L
14048.15856
Q W
14848
Q m
814240
Q E
765000
Q empaque SUBTOTAL: 10% SEGURIDAD TOTAL:
87443.2544 5535761.026 553576.1026 6089337.129
10) EVALUACIÓN EN HORAS DE LA CARGA TÉRMICA PARA DECIDIR SI LOS EVAPORADORES PROPUESTOS SON SUFICIENTES CONSIDERANDO 20 h DE FUNCIONAMIENTO AL DÍA DE LOS COMPRESORES: 1 DÍA FUNCIONAMIENTO TRABAJO EN h DE COMPRESORES= 18 Q 0=
338296.507 BTU/h
DEL CUADRO No 3 DE LAS NOTAS DE COVARRUBIAS PAG. 33 PODEMOS OBSERVAR QUE UN EVAPORADOR CON 5 MOTORES DE 0.5 hp SOLAMENTE EXTRAERA 90 000 BTU/h, POR LO QUE SE CONCLUYE QUE CON LOS 2 EVAPORADORES PROPUESTOS SE EXTRAERIAN 180 000 BTU/h, ENTONCES: Nm= POTENCIA=
Q D= NE=
5 0.5 hp 90000 BTU/h 3
270000 BTU/h
POTENCIA TOTAL
Q O-(Q D*NE)=
68296.507 BTU/h
LO ANTERIOR REPRESENTA % DE EXTRACCIÓN DE LOS EVAPORADORES
68296.507
79.8 % 79.8 %
CON LOS TRES EVAPORADORES PROPUESTOS SOLO SE LOGRARA EXTRAER DE LA CAMARA FRÍA 27000 BTU/h ENTONCES HACIENDO UNA COMPARACIÓN CON EL CALOR QUE DEBE SER EXTRAIDO QUE CORRESPONDE A 338296.507 BTU/h OBTENEMOS QUE LOS EVAPORADORES PROPUESTOS NO SON LOS ADECUADOS PUES SE TIENE UNA INSUFICIENCIA EN LA EXTRACIÓN DE CALOR DEL 20.2 % BTU/h POR LO QUE ES NECESARIO REALIZAR UN RECALCULO PARA LA CARGA POR EVAPORADORES. NOTA: EL ERROR EN LA EXTRACCIÓN DE CALOR DEBE SER DEL ±5% 11) RECALCULO QE PARA EL RECÁLCULO DE QE AHORA SE PROPONEN 4 EVAPORADORES ENTONCES: Q E=NmWEf CtE
NE= NÚMERO DE EVAPORADORES Nm= NÚMERO DE MOTORES DE LOS EVAPORADORES WE= POTENCIA DE LOS MOTORES f c= FATOR DE CONVERSIÓN DE hp A BTU/h tE= TIEMPO DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES CONSIDERANDO: NE=
4
Nm POR C/EVAPORADOR=
5
NmTOTAL=
20
WE=
0.5
hp
360000
f c=
4250
BTU/h
tE=
24
h
Q E=
1020000 BTU/día
POTENCIA TOTAL
