MONOGRAFIA PACKING ARÁNDANOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

CURSO: REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

TEMA: PACKING ARÁNDANOS DOCENTE: MG SC. ING. CARLOS GORDILLO ANDIA

INTEGRANTES: GOMEZ CUBA JOHN MIGUEL MENDOZA APAZA LUIS ALFREDO RAMOS COAGUILA ERARDO CESAR

AREQUIPA – PERÚ 2016

INDICE INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 1 CAPÍTULO I: ANTECEDENTES DEL PROYECTO ................................................................ 2 1.1.

UBICACIÓN DEL PROYECTO. ............................................................................... 2

1.2.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ............................................................................ 2

1.3.

SECTOR................................................................................................................... 2

1.4.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO Y DEL PROYECTO..................................................... 3

1.4.1.

OBJETIVO GENERAL...................................................................................... 3

1.4.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS .............................................................................. 3

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO.......................................................................................... 4 2.1.

DESCRIPCIÓN DE LA FRUTA ................................................................................ 4

2.1.1.

MORFOLOGÍA................................................................................................. 4

2.1.2.

VARIEDADES.................................................................................................. 5

2.1.3.

NECESIDAD DEL CULTIVO............................................................................ 5

2.1.4.

MANEJO DE COSECHA Y POST-COSECHA:.................................................. 5

2.2.

EL CULTIVO DEL ARÁNDANO EN PERÚ ............................................................. 7

2.3.

CONSERVACION DEL ARÁNDANO ..................................................................... 9

2.4.

EMBALAJE DEL ARÁNDANO................................................................................ 9

CAPITULO III: MEMORIA DESCRIPTIVA ...........................................................................10 3.1.

GENERALIDADES DEL PROCESO........................................................................10

3.2.

TUNEL DE ENFRIAMIENTO .................................................................................14

3.2.1.

GENERALIDADES..........................................................................................14

3.2.2.

GEOMETRÍA DEL TÚNEL..............................................................................15

3.2.3.

CARGAS TÉRMICAS DEL TÚNEL .................................................................17

3.3.

CÁMARAS DE CONSERVACIÓN ..........................................................................23

3.3.1.

GENERALIDADES..........................................................................................23

3.3.2.

GEOMETRÍA DE LA CÁMARA DE CONSERVACIÓN...................................24

3.3.3.

CARGAS TÉRMICAS DE LA CÁMARA DE CONSERVACIÓN ......................25

3.4.

ANTECÁMARA......................................................................................................29

3.4.1.

GENERALIDADES..........................................................................................29

3.4.2.

GEOMETRÍA DE LA ANTECÁMARA ............................................................30

3.4.3.

CARGAS TÉRMICAS DE LA ANTECÁMARA................................................30

3.5.

SALA DE PROCESOS.............................................................................................34

3.5.1.

GENERALIDADES..........................................................................................34

3.5.2.

GEOMETRÍA DE LA SALA DE PROCESOS ...................................................35

3.5.3.

CARGAS TÉRMICAS DE LA SALA DE PROCESOS.......................................36

3.6.

ZONA DE DESPACHO ...........................................................................................39

3.6.1.

GENERALIDADES..........................................................................................39

3.6.2.

GEOMETRÍA DE LA ZONA DE DESPACHO ..................................................40

3.6.3.

CARGAS TÉRMICAS DE LA ZONA DE DESPACHO .....................................41

3.7.

SELECCIÓN DE EQUIPOS .....................................................................................45

3.7.1.

SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE................................................................45

3.7.3 SELECCIÓN DE LOS COMPRESORES..................................................................45 3.7.4 SELECCIÓN DE LOS EVAPORADORES...............................................................46 3.7.5 SELECCIÓN DEL CONDENSADOR ......................................................................49 3.7.6. SELECCIÓN DE VALVULA DE EXPANSION TERMOSTÁTICA.........................50 3.7.7.

SELECCIÓN DE TUBERIAS............................................................................51

3.7.8.

SELECCIÓN DEL SEPARADOR DE ACEITE..................................................56

3.7.9. SELECCIÓN DEL FILTRO SECADOR, VISOR DE LÍQUIDO, VÁLVULAS DE PASO Y VALVULA SOLENOIDE ..................................................................................57 ANEXOS ...............................................................................................................................59 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................75 CONCLUSIONES ..................................................................................................................75

INTRODUCCIÓN “El Vaccinium sp. “Arándano”, conocido internacionalmente como “Blueberry”, es un frutal con características nutricionales, rico en vitaminas, minerales, bajo en calorías y su alto contenido de antioxidantes. A nivel mundial Estados Unidos es el principal productor y consumidor de este fruto, junto con Canadá abarcan casi el 90% del área productiva. En el Perú, el arándano es un cultivo de gran rentabilidad. Un agricultor que tenga un cuarto de hectárea o una hectárea, en la zona alto andina, puede sembrar este producto altamente rentable y significando el despegue económico tradicionalmente postergadas. Actualmente ya hay plantaciones en las que se saca 10 TN/HA y todo indica que los rendimientos van a ser bastante parecidos a los que se obtienen en Chile. Con ello se pronostica una productividad de entre 15 y 16 TN/HA, es factible pero los trabajos deben estar bien hechos.” 1 Con este proyecto se quiere entregar una visión general de aquellas empresas que tienen una infraestructura y conocimiento en el procesamiento de alimentos de lo que significa el packing de frutas, pero en este caso del arándano y además de servir de guía para aprovechar este recurso natural el cual tiene una demanda actual en el exterior enorme y por ende es importante conservarla en condiciones óptimas y bajo estándares de calidad internacionales, lo cual se realizara en cámaras de refrigeración; que serán diseñadas en este proyecto; junto con una planta empacadora de arándanos, la cual se ubicara en La Joya- Arequipa. El efecto de la refrigeración se debe básicamente a la reducción en la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas y en el crecimiento de microorganismos, permitiendo así controlar las pérdidas de la calidad en los alimentos. En consecuencia, los alimentos duran más tiempo. Al mismo tiempo, los microorganismos patógenos van a inhibirse en su crecimiento, por lo que va a permitir mantener las condiciones de seguridad de los alimentos.

1

C. H. C. MONTES, «EL CULTIVO DE ARANDANO Vaccinium sp. Y SUS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS,» Lima, 2012.

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CAPÍTULO I: ANTECEDENTES DEL PROYECTO 1.1.

UBICACIÓN DEL PROYECTO.

La planta empacadora de arándanos estará ubicada en la Joya-Arequipa (16°43′34″S 71°51′40″O)

Figura 01: Ubicación geográfica de la planta empacadora.(Fuente: Google Maps)

1.2.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

La planta empacadora será destinada para arándanos azules en el distrito de la Joya, Arequipa; donde la temperatura ambiente promedio es de 25°C y con 50% de humedad relativa y un para un periodo de conservación máximo de 4 días. Nos enfocaremos principalmente en el diseño de las cámaras de refrigeración así como también a la distribución de planta la cual debe estar distribuida de una manera eficiente a fin de reducir los movimientos y tiempos que toma realizar cada actividad con el propósito de reducir los espacios a utilizar y los costos.

1.3.

SECTOR

El sector al cual está relacionado el proyecto es el sector agrícola, industrial y económico, debido a que los arándanos provienen de los campos de cultivo de los agricultores que deseen exportarlo. Página | 2

Luego este pasa a la parte industrial que vendría a ser la planta empacadora donde se lo mantiene en condiciones óptimas para la exportación, y la parte económica está representada por lo ingresos que se generan ambas partes (industria y agricultores) al exportarla y posteriormente obtener ingresos por las ventas.

1.4.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO Y DEL PROYECTO

1.4.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar las cámaras de refrigeración y el túnel de enfriamiento para la adecuada conservación de los arándanos. 1.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Diseño de la distribución de planta para el empacamiento de arándanos azules con la finalidad de reducir los movimientos y tiempos que toman realizar las diferentes operaciones a realizar al interior de la misma ahorrando así espacio y dinero. Darle al producto las mejores condiciones posibles de conservación, para que posteriormente este salga de la planta con una buena calidad de exportación y como consecuencia tener una gran demanda.

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CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 2.1.

DESCRIPCIÓN DE LA FRUTA

Figura 02: Arándano(Fuente: Internet)

2.1.1. MORFOLOGÍA Los arándanos son plantas leñosas, perennes y de larga vida (alrededor de 20 años los arándanos arbusto alto y bajo y 30 años los ojo de conejo). Dependiendo de la especie, pueden alcanzar alturas que van desde unos pocos centímetros hasta los 7 m. Las partes principales de la planta son: a) Raíz: El sistema radical está compuesto de finas raicillas, es superficial, fibroso y de poca extensión. La raíz está desprovista de pelos radicales, de modo que son las raíces jóvenes las que efectúan la labor de absorción. b) Tallo: El tallo es de Tipo leñoso, de color oscuro, ramificado. c) Hojas: Las hojas son simples, se distribuyen en forma alterna en la ramilla, varían entre 1 a 8 cm en el largo y la forma puede ir de ovada a lanceolada. Tienen color verde pálido y en otoño desarrollan una pigmentación rojiza. d) Flores e Inflorescencia: Florece generalmente en racimos axilares pero también se pueden dar en forma terminal. La floración ocurre sobre yemas que se diferencian al inicio del otoño, generalmente cuando se detiene el crecimiento vegetativo, probablemente en respuesta al fotoperiodo. e) Fruto: el fruto corresponde a una baya casi esférica que varía en tamaño desde 0.7 a 1.5 cm de diámetro dependiendo de la variedad; su color va desde azul claro hasta un negro intenso, posee secreciones cerosas que le dan una terminación atractiva. Característica del fruto es su cicatriz, donde comercialmente, se busca que sea pequeña y seca. Además se busca que el fruto sea firme, esto relacionado con el grosor de la epidermis. f) Semilla: la semilla, es de color amarillo cremoso, de forma aperada u ovoide achatado en uno de sus lados y pequeña midiendo entre 2 milímetros a 5 milímetros de largo. g) Propagación: la propagación de esta especie se puede realizar por medio de hijuelos, mediante el enraizamiento de estacas o usando técnicas de micropropagación in Vitro. En Página | 4

general se recomienda utilizar plantas bien desarrolladas de tres años, ya que ellas tienen un crecimiento más rápido en terreno y la sobrevivencia es mayor.

2.1.2. VARIEDADES Existen 3 especies que tienen importancia económica: a) Vaccinium corymbosum L. “arándano alto norte(AAN)” o "Highbush" b) Southern highbush (Arándano Alto del Sur o AAS): c) Vaccinium vigratum “arándano ojo de conejo” o “Rabbiteye”

2.1.3. NECESIDAD DEL CULTIVO a) Clima: el arándano necesita de un periodo de frio durante el invierno que le permita sobreponerse al estado de reposo. Este periodo se puede cuantificar en horas de frio por debajo de 7°C, y es diferente para cada variedad. Respecto a las temperaturas máximas y mínimas, estas plantas pueden soportar fríos muy intensos de hasta -30°C, por el contrario temperaturas superiores a 30°C pueden causar daños en los frutos. b) Suelo: Los suelos más adecuados para este cultivo son los que presentan un pH entre 4.5 y 5.5, ligeros, con buena aireación, con contenidos importantes de materia orgánica para retener la humedad que necesitan las plantas y buen drenaje para evitar el encharcamiento que resulta fatal para las raíces; los arándanos requieren un bajo nivel de nutrientes y no soportan suelos pesados. c) Riego: El riego es un factor importantísimo en el adecuado desarrollo de los arándanos ya que su sistema radicular superficial y la carencia de pelos radicales, limitan la absorción de agua. De ahí nace la importancia de suministrar riego eficiente y oportuno para obtener un buen desarrollo vegetativo y crecimientos de los frutos.

2.1.4. MANEJO DE COSECHA Y POST-COSECHA: COSECHA: La cosecha se puede realizar de forma manual o mecánica. La cosecha manual es la más utilizada para el arándano que es destinado para el mercado fresco. La cosecha mecanizada es utilizada cuando la fruta se destina para la industria. Como la maduración de la fruta no se presenta de manera homogénea sino gradual se deben hacer hasta 8 recolecciones en cada planta, pudiendo durar la cosecha unas seis semanas. La cosecha se realiza de manera selectiva en base a l índice de madurez de la fruta, que son el color (totalmente azules) y el tamaño. El tiempo que trascurre entre la floración hasta la maduración de los frutos puede durar entre 45 y 90 días, dependiendo de las condiciones climáticas, madera en la que se han desarrollado y variedad. La fruta en estado maduro Página | 5

presenta una serosidad (pruina) que no debe ser removida, lo que implica un cuidado especial de la fruta. Los frutos una vez cosechados deben ser colocados inmediatamente en cajas de comercialización, manipulándolos sólo lo estrictamente necesario de modo que se conserve la pruina. Los frutos que se destinan para el mercado fresco deben tener las siguientes características: Deben ser firmes, deben tener una coloración azul uniforme, no deben presentar daños, no deben contener elementos extraños. Por otro lado, se debe cuidar que al desprender la fruta no se lastime, una fruta apta para su exportación en fresco debe presentar una cicatriz perfectamente seca. Es preferible utilizar contenedores o jabas cosecheras que no sobrepasen los diez cm de altura, ya que cuando la fruta se apila a más de 7 a 8 cm es posible encontrar deterioros durante la transferencia al packing.

Figura 03: Jabas cosechadoras de arándanos (Fuente: Internet) Se debe evitar cosechar en las horas de mayor calor, o si la temperatura es mayor a 30°C. Si la temperatura supera los 31°C o si esta húmeda no se debe realizar la cosecha para comercializarla en fresco. La cosecha mecanizada se realiza con una maquinaria que consiste en un sistema de varillas que remecen, balancean rotan a través de los arbustos. El inconveniente de la cosecha mecanizada radica en que, a diferencia de la manual, no es selectiva; incorporando fruta sobre madura, enferma y dañada por insectos.

Figura 04: Cosecha manual de arándanos[Izquierda] Cosecha mecanizada de arándanos[Derecha] (Fuente: Internet) Página | 6

POST-COSECHA: Una vez que se cosecha el fruto, los cosechadores entregan sus jabas cosecheras en un acopio en campo, el cual debe contar con sombra, estar limpio, con un piso sobre-elevado y protegido del polvo. En el acopio generalmente hay personal que lleva un control del producto cosechado. De este lugar será trasladado el producto posteriormente hacia el packing, sea esta una empacadora de arándano fresco o de congelado (IQF). El tiempo que se recomienda va de 0,5 a 1 hora entre la recolección y la llegada al packing. Con un buen manejo de la cadena de frío el arándano fresco puede alcanzar una vida útil (shelf life) típica de entre 14 y 28 días. La temperatura de almacenamiento es de entre -0.6°C y 0°C con una humedad relativa de 95%, que se consigue con un humidificador en la cámara frigorífica. SELECCIÓN Y TRANSPORTE: La fruta seleccionada se pesa, se envasa en cubetas PET, y se introducen en cajones plásticos ya aptos para ser transportados en camiones con cámaras de frío. Dicho transporte se efectúa el mismo día de la cosecha, o bien al día siguiente para optimizar el período de duración del fruto fresco. Las variedades más tempranas (ciclo más corto desde la floración hasta la cosecha) producen menos y las tardías (ciclo más largo) producen más.

2.2.

EL CULTIVO DEL ARÁNDANO EN PERÚ

“El cultivo del arándano en el Perú ha comenzado tímidamente y en silencio, rodeado del secretismo más absoluto en algunas zonas productoras del país. De la primera plantación que se tiene registro en 2008 poco se sabe, sólo que se trataban 10 ha donde había 100,000 plantas en un campo de Arequipa, la mayoría de ellas muertas al poco tiempo de plantadas. Pero lo cierto es que en el Perú se avanza poco. Las pruebas generalmente se han hecho en pequeñas superficies y, según afirma Unzueta, “aún son pocos los que se lanzan”. Pero, ¿qué los frena? La barrera principal es la económica. Establecer una hectárea de arándanos en el Perú tiene un costo promedio de US$ 30.000, donde el principal gasto está en las propias plantas, y sin considerar el terreno. ¿Y los retornos? Depende cómo se maneje el cultivo y de las toneladas que se puedan obtener. Algunos cálculos señalan que cosechando 15 t/ha, y estabilizándose los precios en unos cuatro o cinco años, los retornos al productor se proyectarían entre los US$ 70.000 y 80.000/ha. Las estimaciones bajarán o subirán de acuerdo a las toneladas producidas a los precios internacionales. El Perú tiene actualmente unas 2,250 hectáreas de arándanos desde que empezó con este cultivo en el año 2008. Hace dos años atrás su crecimiento era de 20% anual en áreas, impulsado por la

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expansión de las empresas más grandes. Actualmente el crecimiento por año es de 10% a 15%. Hemos pasado en cuatro años de 400 a 2,250 ha cultivadas”.2 En el 2015 Arequipa fue la sétima región exportadora de arándanos, antecedida por La Libertad, que es la más importante, Ancash, Lima, Ica, Piura y Cajamarca. Una característica importante del cultivo del arándano es que transcurre un periodo de tiempo de 2 a 3 años entre el momento de plantar y la obtención de la primera cosecha, para la que se estiman que se alcancen cantidades de fruta de hasta 4 Tm/ ha. A partir de ahí la producción de las plantas irán evolucionando, con la edad y con cada año transcurrido aumentara la cantidad de fruta recogida, hasta que entorno al 7° año se estabilice y se mantenga constante en valores próximos a las 12-15 t/Ha durante un periodo de al menos 20 años.

Figura 05: Proyecciones de superficie y arándanos en Perú (Fuente: Presentación de José Antonio Gómez, Camposol, en Berry Congress 2013) Como se ha mencionado, del 90 al 95% de la fruta se destina al mercado externo, para consumo en estado fresco. Los arándanos se comercializan en bandejas PET de 125gr. a 170gr., dependiendo si el mercado al cual se abastece es el europeo o el americano, respectivamente. Luego, las cubetas se agrupan de a 12 unidades, formando paquetes de 2,04 Kg. y 1,5 Kg., respectivamente. El arándano, dada su perecibilidad, puede ser transportado o por vía aérea o por vía marítima,

2

N. Rojas, «AgronegociosPerú,» 12 01 2016. [En línea]. Disponible en: http://agronegociosperu.org/elcultivo-del-arandano-en-peru/.

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Las ventas al exterior se realizan mediante empresas comercializadoras. Estas se encargan de las ventas, la distribución, el embalaje y la conservación en frío, así como de otros trámites. La comercializadora cobra una comisión por sus servicios (alrededor del 10%), costos y embalajes, servicios de despachos y aduana, fletes, entre otros. El método usual consiste en el acopio a granel, por lo cual las liquidaciones se realizan en base a precios promedios de la fruta clasificada en una misma categoría, exportada al mismo mercado y recibida al mismo tiempo.

2.3.

CONSERVACION DEL ARÁNDANO

En la tecnología post cosecha el control de la temperatura de los arándanos cosechados se seguirá para asegurar la calidad de los mismos y prolongar la vida post-cosecha. La idea es combinar un pre enfriado inicial por aire forzado dentro de un local refrigerado (túnel de enfriamiento). Sensores continuos de temperatura dispuestos entre la fruta indicarán el momento exacto que deben ser retiradas a fin de evitar daños por desecación. Seguidamente, la fruta es dispuesta en una cámara de refrigeración a 0º C, hasta ser embarcada. Con una cosecha cuidadosa, un rápido pre-cooling y la conservación a 0º C, los arándanos tienen una vida post cosecha mínima de 14 días. Las condiciones óptimas de conservación del arándano azul3 : Temperatura:

31~32 ℉

Humedad Relativa:

90 ~ 95 %

Vida de almacenamiento:

10 ~ 14 días

2.4.

EMBALAJE DEL ARÁNDANO

Siendo el mercado de destino EE.UU. La normativa para el etiquetado de productos generalmente está establecida por la Agencia de Alimentos y Medicamentos (FDA), sin embargo ya que es un producto fresco la USDA, a través del Agricultural Marketing Service (AMS) también tiene competencia en este tema. Son estas instituciones quienes regulas la información que debe aparecer, en inglés, en las etiquetas del producto. Anteriormente solo se podía ingresar los arándanos a Estados Unidos después de la fumigación con bromuro de metilo. Recientemente los arándanos han sido agregados a la lista de productos que pueden ingresar usando tratamiento de frío. Este tratamiento consiste en mantener la fruta a 34 °F (1,11 °C) o menos por 15 días o 35 °F (1,67 °C) o menos por 17 días, el cual permitiendo de esta manera mantener la calidad de los arándanos por mayor tiempo en anaquel.

3

Según ASHRAE, 1971 y U.S.D.A. Handbook 66 y Conferencia FAO 2002.(ver Anexo)

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CAPITULO III: MEMORIA DESCRIPTIVA 3.1.

GENERALIDADES DEL PROCESO

En base a las proyecciones de producción de arándanos a nivel nacional mostrado en la figura 05 y considerando que actualmente Arequipa es la 7ma productora de arándano a nivel nacional, también que actualmente solo se cuenta con poca cantidad de plantas procesadoras de arándanos para exportación, una de ellas es “La Joyita” ubicada en Yuramayo-La Joya.

Por tanto nuestro acopio y capacidad de planta será: Acopio:

20 toneladas/día

Capacidad:

4 días

Capacidad máxima:

80 toneladas

Las condiciones óptimas de conservación del arándano azul, de tabla 02(Ver Anexo): Temperatura

31~ 32 ℉

Humedad Relativa

90 ~ 95 %

Vida de almacenamiento 10 ~ 14 días

Las condiciones del ambiente (condiciones exteriores) donde va a estar ubicada la planta son (Fuente: The Weather Channel): Temp. Ambiente Máxima

25 ℃

Humedad Relativa

50 %

Altitud

1620m

El arándano debido a que es un producto de exportación tiene que ser envasado en recipientes estandarizados. La presentación comercial que se utilizará es la siguiente: ·

Clamshell de 4,4 oz Peso Neto / Clamshell: 4,4 oz. / 125 g.

·

Dimensiones de caja: largo: 330 mm, ancho: 225 mm y alto: 90 mm Clamshell por caja: 12 unidades Peso / caja: 52,8 oz / 1,5 kg

·

Pallets marítimo de 1.00 x 1.20 m: 315 cajas en una base de 3 x 5(15 cajas por piso) y 21 pisos de altura.

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Un envase conocido como “Clamshell” con las siguientes características (según el fabricante PALMOSA): 

Material: Plástico PET



Uso industrial: Alimentos



Color: Transparente



Peso por Clamshell: 30g



Dimensiones: 107 mm x 107 mm x 40 mm



Capacidad: 125 gramos de producto (arándanos).

Figura 06:Clamshell de 125 g (Fuente: Internet) Los Clamshell irán dentro de cajas, es decir cada caja contiene 2 niveles de 6 Clamshell cada uno haciendo un total de 12 Clamshell por caja. Sus características (según el fabricante Dafelir S.A.):

Figura 07: Caja de 1,5 kg (Fuente: Productos Dafelir)



Material: Cartonplast



Uso industrial: Alimentos



Peso por caja: 135g



Dimensiones: 330 mm x 225 mm x 90 mm



Detalles: Fácil de refrigerar; resistente a la humedad y al agua.



Capacidad: 1,5 kg de producto (arándanos).

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Las cajas estarán colocadas sobre pallets para facilitar su transporte al interior del recinto industrial, el tipo de pallet a usar se describe a continuación: Pallet 1200 x 1000 

Medidas: 1200 mm x 1000 mm x 150mm



Peso: 20 Kilogramos.



Tratamiento térmico para exportación (NIMF-15) incluido.



Carga estática: 2.000 Kg



Carga dinámica: 1.000 Kg



Materia prima: madera de pino



Colores: Madera

Figura 08: Pallet estándar internacional (Fuente: Internet) La distribución de las cajas sobre los pallets será:

Figura 09: Distribución de las cajas sobre el pallet[Vista en planta] (Fuente:Elaboración Propia)

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Figura 10: Distribución de las cajas sobre el pallet[Vista lateral] (Fuente:Elaboración Propia)

Con 15 cajas por nivel y con 21 niveles por pallet(recomendado por Best Berries Perú S.A.C.). Se

tendría: 15 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 ∗ 21 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙𝑒𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 315 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡

Por consiguiente se tendria: -

Producto(arándanos): 315 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 1.5 𝑘𝑔/𝑐𝑎𝑗𝑎 = 472,5 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡

-

Envases(Clamshell PET): 315 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 12 𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙/𝑐𝑎𝑗𝑎 ∗ 0,03 𝑘𝑔/𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 = 113,41 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡

-

Envases(cajas): 315 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 0,135𝑘𝑔/𝑐𝑎𝑗𝑎 = 42,525 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡

-

Total Peso(sin contar el peso propio del pallet): 628,43 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡

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La distribucion de las zonas refrigeradas son como se muestra en la figura 11:

Figura 11: Distribucion de las zonas a refrigerar(Dimensiones interiores,Vista en planta) (Fuente:Elaboración Propia)

3.2.

TUNEL DE ENFRIAMIENTO

3.2.1. GENERALIDADES Se decidió utilizar 2 túneles de enfriamiento dispuestos uno en frente de otro. -

Capacidad: 10 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜

-

Turnos: 1 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜

-

Duracion del enfriamiento, (Ver Anexo): Recomendado 20 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠

-

Cantidad de pallets por túnel: 10 000 𝑘𝑔 / (472,5 𝑘𝑔 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡) = 21,2 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 →

22 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠

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RECÁLCULO DE CAPACIDAD DEL TÚNEL Peso de producto: 22 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 ∗ 472,5 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 10 395 𝑘𝑔 Peso de clamshells: 22 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 ∗ 113,4 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 2494,8 𝑘𝑔 Peso de cajas: 22 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 42,525 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 935,55 𝑘𝑔 Total capacidad de túnel: 13 825,46 𝑘𝑔 -

Condiciones exteriores: Temp. Ambiente Humedad Relativa

-

25 ℃ o 𝟕𝟕 ℉ 50%

Condiciones De Almacenamiento De Los Arándanos Azules

Arándanos azules Valores asumidos

Temperatura (℉) Humedad Relativa (%) 31 ~ 32 90 ~ 95 31 90

3.2.2. GEOMETRÍA DEL TÚNEL 1.1.1.1

1.1.1.2

DIMENSIONES INTERIORES DEL TÚNEL DE ENFRIAMIENTO Dimensiones

Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

18,5

60,7

Ancho (b) Alto (h)

4,5 3,5

14,76 11,48

DIMENSIONES EXTERIORES DEL TUNEL DE ENFRIAMIENTO

Se utilizaran paredes tipo panel sándwich como se muestra en la figura 12: Descripción:

Cara interior Aislamiento Espesor aislamiento Cara exterior

Chapa acero 0,4mm Poliuretano expandido 100-120-150-200 mm Chapa acero 0,4mm

Panel Sándwich para cámaras frigoríficas, el panel tiene una gran resistencia mecánica y plenas garantías de estanqueidad sobre cualquier estructura portante sea de madera, acero u hormigón. Página | 15

Figura 12: Panel sándwich(Izquierda) / Modo de unión de los paneles(Derecha) (Fuente: Foto PanelSandwich. ORG)

Figura 13: Dimensiones interiores del túnel de enfriamiento(Izquierda Vista en planta / Derecha Vista Lateral) (Fuente:Elaboración Propia)

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De la tabla (Ver Anexo) para una temperatura de túnel de 31 °𝐹 se tiene que el espesor de corcho 𝑘 𝑐 = 0.035 𝐾𝑐𝑎𝑙/(ℎ ∗ 𝑚 ∗ 𝐶°) requerido es: 𝑒𝑐 = 5 𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑇 𝑑𝑒 25 ℉ 𝑎 35 ℉ Pero usaremos poliuretano expandido el cual tiene una conductividad térmica de 𝑘 = 0.018 𝐾𝑐𝑎𝑙 / ℎ ∗ 𝑚 ∗ ℃ , por tanto el espesor equivalente de poliuretano es: 𝑒 = 𝑒𝑐 ∗

𝑘 𝑘𝑐

𝑒 = 5 ∗ (0.018/0.035) 𝒆 ≈ 𝟑 𝒊𝒏 Siendo por tanto las dimensiones exteriores: Dimensiones Metros(m) Pies(ft) 18,652 61,20 Largo (L) Ancho (b)

4,652

15,26

Alto (h)

3,576

11,73

3.2.3. CARGAS TÉRMICAS DEL TÚNEL a) Por pared techo y piso 𝒒𝟏 = 𝑭𝟏 ∗ 𝑨𝒆 Donde: 𝑭𝟏: Factor de ganancia por paredes. De tabla (Ver Anexo) Con 𝑒𝑐 = 5 𝑖𝑛 y ∆𝑇 = 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 = 77°𝐹 − 31°𝐹 = 46 °𝐹 𝐹1 = 66,4

𝐵𝑇𝑈 𝑑𝑖𝑎 ∗ 𝑓𝑡 2

𝑨𝒆: Área exterior del túnel. Calculo de 𝐴 𝑒: 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (𝐿 ∗ 𝑏) + 2 ∗ (𝐿 + 𝑏) ∗ ℎ 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (61,2 ∗ 15.26) + 2(61,2 + 15.26) ∗ 11.73 𝐴 𝑒 = 3 661,6 𝑓𝑡 2 Página | 17

Por lo tanto: 𝑞1 = 66,4

𝐵𝑇𝑈 ∗ 3 661,6 𝑓𝑡 2 𝑑𝑖𝑎 ∗ 𝑓𝑡 2

𝒒𝟏 = 𝟐𝟒𝟑 𝟏𝟑𝟎, 𝟐𝟒

𝑩𝑻𝑼 𝒅𝒊𝒂

b) Carga solar 𝒒𝟐 = 𝟎 (Debido a que la mayor parte de instalaciones frigoríficas cuentan con techos la nuestra no será excepción, por tanto la carga solar es cero) c) Carga por cambio de aire 𝒒𝟑 = 𝟎 (Debido a que mientras el túnel está en funcionamiento nadie entra ni sale de la misma y su carga por cambios de aire es cero) d) Carga por producto 𝒒𝟒 = 𝒎 ∗ 𝑪𝒂 ∗ (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ) ∗

𝟐𝟒 𝒇∗ 𝒕

Donde: 𝒎: Masa de producto que ingresa al túnel en [𝑙𝑏/𝑑𝑖𝑎]. 𝑚 = 10 395 𝑘𝑔/𝑑𝑖𝑎 ∗ 2,2𝑙𝑏/𝑘𝑔 = 22 869 𝑙𝑏/𝑑𝑖𝑎 𝑪𝒂: Calor especifico del producto antes del congelamiento en [𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏 ∗ °𝐹] De tabla 01 (Ver Anexo): 𝐶𝑎 = 0.86 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏 ∗ °𝐹 𝒇: Factor de ritmo de enfriamiento de producto, de tabla 07 (Ver Anexo): 𝑓 = 0.67 𝒕: Tiempo que dura el congelamiento por lote de producto en ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠. De tabla (Ver Anexo): 𝑡 = 20 ℎ (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ): Diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior. (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ) = 77°𝐹 – 31 °𝐹 = 46 °𝐹 Página | 18

Reemplazando en 𝑞4 : 𝑞4 = 22869 𝑙𝑏/𝑑𝑖𝑎 ∗ 0.86

𝐵𝑇𝑈 24 ℎ ∗ 46 °𝐹 ∗ 𝑙𝑏 ∗ °𝐹 0.67 ∗ 20 ℎ

𝒒𝟒 = 𝟏 𝟔𝟐𝟎 𝟑𝟓𝟑, 𝟗𝟖


e) Cargas diversas  Por Personas 𝑞5𝑎 = 0 (Debido a que mientras está en funcionamiento no entra nadie al túnel)  Por Iluminación 𝑞5𝑏 = 0 (Debido a que mientras está en funcionamiento la iluminación no funciona)  Por Envases 𝑞5𝑐 = 𝑁° 𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒𝑠 ∗ 𝑚𝑒 ∗ 𝐶𝑒 ∗ (𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ) ∗

24 𝑓 ∗𝑡

Donde: 𝑵° 𝒆𝒏𝒗𝒂𝒔𝒆𝒔: Cantidad de envases que entran al túnel por lote en [𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠]. 𝒎𝒆: Peso por envase en [𝑙𝑏/𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒]. 𝑪𝒆 : Calor especifico del envase [𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏 ∗ °𝐹 ] de tabla 08 (Ver Anexo) 𝒇: Factor por ritmo de enfriamiento del envase. 𝒕: Tiempo que dura el congelamiento por lote en [ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠]. (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ): Diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior. (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ) = 77°𝐹 – 31 °𝐹 = 46 °𝐹 Las cargas térmicas producidas por la masa de las cajas de Cartonplast y de los envases “Clamshell”: 𝑞5𝑐 = 𝑞5𝑐𝑎 + 𝑞5𝑐𝑏

Página | 19

Donde: 𝒒𝟓𝒄𝒂:Carga térmica de las cajas de cartonplast 𝒒𝟓𝒄𝒃:Carga térmica de los clamshell de PET Cálculo de 𝑞5𝑐𝑎: 𝑞5𝑐𝑎 = 𝑁° 𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒𝑠 ∗ 𝑚 𝑒 ∗ 𝐶𝑒 ∗ (𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ) ∗

24 𝑓 ∗𝑡

Donde: 𝑵° 𝒆𝒏𝒗𝒂𝒔𝒆𝒔: 315𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 22𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 = 6930 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 𝒎𝒆: 0,135 𝑘𝑔/𝑐𝑎𝑗𝑎 ∗ 2,2𝑙𝑏/𝑘𝑔 = 0,297 𝑙𝑏/𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑪𝒆 : De tabla 08 (Ver Anexo): 𝐶𝑒 = 0,48 𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ °𝐹) 𝒇: Se considera que los envases tienen buen enfriamiento por tanto 𝑓 = 1 𝒕: Es el mismo tiempo que del producto, por tanto 𝑡 = 20 ℎ (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ) = 77°𝐹 – 31 °𝐹 = 46 °𝐹 Luego reemplazando en la ecuación: 𝑞5𝑐𝑎 = 6 930 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 ∗ 0,297𝑙𝑏/𝑐𝑎𝑗𝑎 ∗ 0,48 𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ °𝐹) ∗ 46 °𝐹 ∗

𝑞5𝑐𝑎 = 54 534,33

24 ℎ 1 ∗ 20 ℎ

𝐵𝑇𝑈 𝑑𝑖𝑎

Cálculo de 𝑞5𝑐𝑏: 𝑞5𝑐𝑏 = 𝑁° 𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒𝑠 ∗ 𝑚 𝑒 ∗ 𝐶𝑒 ∗ (𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ) ∗

24 𝑓 ∗𝑡

Donde: 𝑵° 𝒆𝒏𝒗𝒂𝒔𝒆𝒔: 315𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 22𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 ∗ 12 𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙/𝑐𝑎𝑗𝑎 = 83 160 𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙

Página | 20

𝒎𝒆: 0,03 𝑘𝑔/𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 ∗ 2,2𝑙𝑏/𝑘𝑔 = 0,066 𝑙𝑏/𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 𝑪𝒂: De tabla 08 (Ver Anexo): 𝐶𝑎 = 0,25 𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ °𝐹) 𝒇: Se considera que los envases tienen buen enfriamiento por tanto 𝑓 = 1 𝒕: Es el mismo tiempo que del producto, por tanto 𝑡 = 20 ℎ (𝑻𝒆 − 𝑻𝒊 ) = 77°𝐹 – 31 °𝐹 = 46 °𝐹 Luego reemplazando en la ecuación: 𝑞5𝑐𝑏 = 83 160 𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 ∗ 0,066 𝑙𝑏/𝑐𝑙𝑎𝑚𝑠ℎ𝑒𝑙𝑙 ∗ 0,25 𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ °𝐹) ∗ 46 °𝐹 ∗ 𝑞5𝑐𝑏 = 75 742,13

24 ℎ 1 ∗ 20 ℎ


Luego: 𝑞5𝑐 = 𝑞5𝑐𝑎 + 𝑞5𝑐𝑏 𝑞5𝑐 = 54 534,33 + 75 742,13 𝑞5𝑐 = 130 276,46


 Carga por motores 𝑞5𝑑 = 0 (Se considera posteriormente, ya que por el momento se desconoce la potencia requerida por los equipos)  Carga por respiración 𝑞5𝑒 = 𝑚𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 ∗ 𝐹𝑟 Donde: 𝑭𝒓: Calor

de respiración del producto en [𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ 𝑑í𝑎)], de tabla 03 (Ver Anexo): 𝐹𝑟 = 0.82 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏 ∗ 𝑑í𝑎

𝒎𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐: Masa de producto que ingresa al túnel por día en 𝑙𝑏. Página | 21

𝑚 = 10 395 𝑘𝑔 ∗ 2,2 𝑙𝑏/𝑘𝑔 = 22 869 𝑙𝑏 Por tanto: 𝑞5𝑒 = 22 869 𝑙𝑏 ∗ 0.82

𝑞5𝑒 = 18 752,58

𝐵𝑇𝑈 𝑙𝑏 ∗ 𝑑í𝑎


Luego las cargas diversas totales: 𝒒𝟓 = 𝒒𝟓𝒂 + 𝒒𝟓𝒃 + 𝒒𝟓𝒄 + 𝒒𝟓𝒅 + 𝒒𝟓𝒆 𝑞5 = 0 + 0 + 130 276,46 + 0 + 18 752,58 𝑩𝑻𝑼 𝒅𝒊𝒂

𝒒𝟓 = 𝟏𝟒𝟗 𝟎𝟐𝟗, 𝟎𝟒

Cálculo de la carga térmica total por túnel 𝑞𝑡ú𝑛𝑒𝑙 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞3 + 𝑞4 + 𝑞5

𝑞𝑡𝑢𝑛𝑒𝑙 = 243 130,24 + 0 + 0 + 1 620 353,98 + 149 029,04 𝑞𝑡𝑢𝑛𝑒𝑙 = 2 012 513,26


Considerando un factor de 10% más a la carga producida por motores y otros: 𝑞𝑡𝑢𝑛𝑒𝑙 = 1,1 ∗ 2 012 513,26

𝑞𝑡𝑢𝑛𝑒𝑙 = 2 213 765



Para dos túneles: 𝑞𝑡ú𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 = 2 213 765

𝐵𝑇𝑈 ∗2 𝑑𝑖𝑎

𝒒𝒕ú𝒏𝒆𝒍𝒆𝒔 = 𝟒 𝟒𝟐𝟕 𝟓𝟑𝟎


Página | 22

3.3.

CÁMARAS DE CONSERVACIÓN

Se decidió utilizar 4 cámaras de conservación dispuestas 2 a cada lado de un túnel. 3.3.1. GENERALIDADES -

Capacidad: 20 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜

-

Cantidad de pallets por túnel: 20 000 𝑘𝑔 / (472,5 𝑘𝑔 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡) = 42,33 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡

-

→

43 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠

Recalculo de capacidad de cámara:

Peso de producto: 43 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 ∗ 472,5 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 20 317,5 𝑘𝑔

Peso de clamshells: 43 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠 ∗ 113,4 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 4 876,2 𝑘𝑔

Peso de cajas: 43 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 ∗ 42,525 𝑘𝑔/𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 = 1 828,6 𝑘𝑔

Total capacidad de cámara: 27 022 𝑘𝑔 -

Condiciones exteriores: 25 ℃ o 77 ℉ Temp. Ambiente 50% Humedad Relativa

-

Condiciones de almacenamiento de los arándanos azules:

Arándanos azules Valores asumidos

Temperatura (℉) Humedad Relativa (%) 31 ~ 32 90 ~ 95 32 95

Página | 23

3.3.2. GEOMETRÍA DE LA CÁMARA DE CONSERVACIÓN

Figura 14: Dimensiones de la cámara de conservación(Izquierda Vista en planta / Derecha Vista Lateral) (Fuente: Propia)

1.1.1.3

1.1.1.4

DIMENSIONES INTERIORES DE LA CÁMARA DE CONSERVACIÓN Dimensiones

Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

18,5

60,7

Ancho (b)

6,7

21,98

Alto (h)

3,5

11,48

DIMENSIONES EXTERIORES DE LA CÁMARA DE CONSERVACIÓN

Se utilizarán paredes tipo panel sándwich como los de la figura 12. De tabla (Ver Anexo) para una temperatura de cámara de 32 °F se tiene que el espesor de corcho [𝑘 𝑐 = 0.035 𝐾𝑐𝑎𝑙/(ℎ ∗ 𝑚 ∗ 𝐶°)] requerido es: 𝑒𝑐 = 5 𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑇 𝑑𝑒 25 ℉ 𝑎 35 ℉ Página | 24

Pero usaremos poliuretano expandido el cual tiene una conductividad térmica de

𝑘=

0.018 𝐾𝑐𝑎𝑙 / ℎ ∗ 𝑚 ∗ ℃ , por tanto el espesor equivalente de poliuretano es: 𝑒 = 𝑒𝑐 ∗

𝑘 𝑘𝑐

𝑒 = 5 ∗ (0.018/0.035) 𝒆 ≈ 𝟑 𝒊𝒏 Siendo por tanto las dimensiones exteriores: Dimensiones

Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

18,652

61,20

Ancho (b)

6,852

22,48

Alto (h)

3,576

11,73

3.3.3. CARGAS TÉRMICAS DE LA CÁMARA DE CONSERVACIÓN a) Por pared techo y piso 𝒒𝟏 = 𝑭𝟏 ∗ 𝑨𝒆 Donde: 𝑭𝟏: Factor de ganancia por paredes. De tabla (Ver Anexo) Con 𝑒𝑐 = 5 𝑖𝑛 y ∆𝑇 = 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 = 77°𝐹 − 32°𝐹 = 45 °𝐹 𝐹1 = 65


𝑨𝒆: Área exterior de la cámara de conservación. Calculo de 𝐴 𝑒: 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (𝐿 ∗ 𝑏) + 2 ∗ (𝐿 + 𝑏) ∗ ℎ 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (61,2 ∗ 22,48) + 2(61,2 + 22,48) ∗ 11.73 𝐴 𝑒 = 4 715𝑓𝑡 2 Por lo tanto: 𝑞1 = 65

𝐵𝑇𝑈 ∗ 4 715 𝑓𝑡 2 𝑑𝑖𝑎 ∗ 𝑓𝑡 2 Página | 25

𝒒𝟏 = 𝟑𝟎𝟔 𝟒𝟕𝟓


b) Carga solar 𝒒𝟐 = 𝟎 (Nuestra instalación contara con un techo protector, por tanto la carga solar es cero) c) Carga por cambio de aire 𝒒𝟑 = 𝑭𝟐 ∗ 𝑭𝟑 ∗ 𝑽𝒊 Donde: 𝑽𝒊 : Volumen interior de la cámara en [𝑓𝑡 3 ]. 𝑉𝑖 = 60,7 ∗ 21,98 ∗ 11,48

→

𝑉𝑖 = 15 316,45𝑓𝑡 3 .

𝑭𝟐: Factor por cambios de aire en [𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎]. De tabla 05 (Ver Anexo) 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝐹2 = 3,875 𝑭𝟑: Factor de calor introducido a la cámara en [𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 ]. De tabla 04 (Ver Anexo) Con 𝑇𝑖 = 32℉ y 𝑇𝑒 = 77℉ luego con 𝐻𝑅 𝑒 = 50% interpolando y extrapolando 𝐹3 = 1,5056 𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 Luego: 𝑞3 = 3,875

𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠 𝐵𝑇𝑈 ∗ 1,5056 3 ∗ 15316,45𝑓𝑡 3 𝑑𝑖𝑎 𝑓𝑡 𝒒𝟑 = 𝟖𝟗 𝟑𝟓𝟗,𝟐𝟑 𝑩𝑻𝑼/𝒅í𝒂

d) Carga por producto 𝒒𝟒 = 𝟎 (La carga por producto es cero debido a que este viene de los túneles y ya están refrigerados, por tanto su carga es cero)

Página | 26

e) Cargas diversas  Por Personas 𝑞5𝑎 = 𝑁𝑝 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒑 : Número de personas que laboran al interior de la cámara. En el interior de la cámara trabajaran promedio de 3 personas. 𝑭𝒑 : Factor de calor liberado por personas en [𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ)].De tabla 06(Ver Anexo) Con una 𝑇𝑖 = 32℉ he interpolando: 𝐹𝑝 = 928 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) 𝒕: Tiempo que permanencia al interior de la cámara en [ℎ] Tendrán un tiempo de permanencia promedio de 5 horas al interior de la cámara, tiempo durante el cual se realizarán actividades como transporte del producto desde los túneles o hacia el despacho, la limpieza de las cámaras, etc. Por tanto: 𝑞5𝑎 = 3 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 ∗ 928 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) ∗ 5ℎ 𝑞5𝑎 = 13 920 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Iluminación 𝑞5𝑏 = 𝑁𝑓 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐹 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒇 : Factor de iluminación en [𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ]. En nuestro caso utilizaremos un factor de iluminación de 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2, (que es recomendado por Electrolux para este tipo de aplicaciones) 𝑷𝒇 : Proyección por 𝑓𝑡 2de piso o área iluminada de la cámara (área interior). 𝑃𝑓 = 60,7 ∗ 21,98 = 1 334,2𝑓𝑡 2 𝑭: Factor de conversión de unidades hibridas a unidades inglesas: 𝐹 = 3,413 𝒕: Tiempo de encendido en [ℎ/𝑑𝑖𝑎]. En nuestro caso será el tiempo promedio que labore el personal en el interior que son 5 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎. Página | 27

Por tanto: 𝑞5𝑏 = 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ∗ 1 334,2𝑓𝑡 2 ∗ 3,413 ∗ 5 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎 𝑞5𝑏 = 45 536 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Envases 𝑞5𝑐 = 0 (Debido a que lo envases vienen del túnel junto al producto y ya están refrigerados y poseen carga cero)  Carga por motores 𝑞5𝑑 = 0 (Se considera posteriormente, ya que por el momento se desconoce la potencia requerida por los equipos de refrigeración)  Carga por respiración 𝑞5𝑒 = 𝑚𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 ∗ 𝐹𝑟 Donde: 𝑭𝒓: Calor de respiración del producto en [𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ 𝑑í𝑎)], de tabla 03(Ver Anexo): 𝐹𝑟 = 0.82 𝐵𝑇𝑈/(𝑙𝑏 ∗ 𝑑í𝑎) 𝒎𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐: Masa de producto que ingresa a la cámara en 𝑙𝑏. 𝑚 = 20 317,5 𝑘𝑔 ∗ 2,2 𝑙𝑏/𝑘𝑔 = 44 698,5 𝑙𝑏 Por tanto: 𝑞5𝑒 = 44 698,5 𝑙𝑏 ∗ 0.82

𝑞5𝑒 = 36 652,77

𝐵𝑇𝑈 𝑙𝑏 ∗ 𝑑í𝑎


Luego las cargas diversas totales: 𝒒𝟓 = 𝒒𝟓𝒂 + 𝒒𝟓𝒃 + 𝒒𝟓𝒄 + 𝒒𝟓𝒅 + 𝒒𝟓𝒆 𝑞5 = 13 920 + 45 536,25 + 0 + 0 + 36 652,77

Página | 28

𝒒𝟓 = 𝟗𝟔 𝟏𝟎𝟗,𝟎𝟐


Cálculo de la carga térmica total por cámara 𝑞𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞3 + 𝑞4 + 𝑞5

𝑞𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 306 475 + 0 + 89 359,23 + 0 + 96 109,02 𝑞𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 491 943,25


Considerando un factor de 10% más a la carga producida por motores y otros: 𝑞𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 1,1 ∗ 491 943,25

𝑞𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 541 137,6



Para cuatro cámaras: 𝑞𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎𝑠 = 541 137,6

𝐵𝑇𝑈 ∗4 𝑑𝑖𝑎

𝒒𝒄á𝒎𝒂𝒓𝒂𝒔 = 𝟐 𝟏𝟔𝟒 𝟓𝟓𝟎, 𝟒

3.4.


ANTECÁMARA

Solo se tiene una antecámara ubicada en medio de los túneles y cámaras de refrigeración. La cual se mantendrá a 5℃. 3.4.1. GENERALIDADES -


-

25 ℃ o 77 ℉ 50%

Condiciones de la antecámara:

Valores asumidos

Temperatura (℉) Humedad Relativa (%) 41 85

Página | 29

3.4.2. GEOMETRÍA DE LA ANTECÁMARA (Ver figura 11)

1.1.1.5

1.1.1.6

DIMENSIONES INTERIORES DE LA ANTECÁMARA Dimensiones

Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

17,9

58,73

Ancho (b)

6,0

19,69

Alto (h)

3,5

11,48

DIMENSIONES EXTERIORES DE LA ANTECÁMARA

Se utilizarán paredes tipo panel sándwich como en la figura 13. De tabla (Ver Anexo) para una temperatura de antecámara de 41 °F se tiene que el espesor de corcho [𝑘 𝑐 = 0.035 𝐾𝑐𝑎𝑙/(ℎ ∗ 𝑚 ∗ 𝐶°)] requerido es: 𝑒𝑐 = 4 𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑇 𝑑𝑒 35 ℉ 𝑎 50 ℉ Pero usaremos poliuretano expandido el cual tiene una conductividad térmica de

𝑘=


𝑘 𝑘𝑐


Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

18,052

59,23

Ancho (b)

6,152

20,19

Alto (h)

3,576

11,73

3.4.3. CARGAS TÉRMICAS DE LA ANTECÁMARA a) Por pared techo y piso 𝒒𝟏 = 𝑭𝟏 ∗ 𝑨𝒆 Donde: 𝑭𝟏: Factor de ganancia por paredes. De tabla (Ver Anexo) Página | 30

Con 𝑒𝑐 = 4 𝑖𝑛 y ∆𝑇 = 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 = 77°𝐹 − 41°𝐹 = 36 °𝐹 𝐹1 = 64,8


𝑨𝒆: Área exterior de la antecámara. Calculo de 𝐴 𝑒: 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (𝐿 ∗ 𝑏) + 2 ∗ (𝐿 + 𝑏) ∗ ℎ 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (59,23 ∗ 20,19) + 2(59,23 + 20,19) ∗ 11.73 𝐴 𝑒 = 4 254,9 𝑓𝑡 2 Por lo tanto: 𝑞1 = 64,8

𝐵𝑇𝑈 ∗ 4 254,9 𝑓𝑡 2 𝑑𝑖𝑎 ∗ 𝑓𝑡 2

𝒒𝟏 = 𝟐𝟕𝟓 𝟕𝟏𝟕, 𝟓𝟐


b) Carga solar 𝒒𝟐 = 𝟎 (Nuestra instalación contara con un techo protector, por tanto la carga solar es cero) c) Carga por cambio de aire 𝒒𝟑 = 𝑭𝟐 ∗ 𝑭𝟑 ∗ 𝑽𝒊 Donde: 𝑽𝒊 : Volumen interior de la antecámara en [𝑓𝑡 3 ]. 𝑉𝑖 = 58,73 ∗ 19,69 ∗ 11,48

→

𝑉𝑖 = 13 275,39 𝑓𝑡 3 .

𝑭𝟐: Factor por cambios de aire en [𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎]. De tabla 05 (Ver Anexo) 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝐹2 = 4,24 𝑭𝟑: Factor de calor introducido a la cámara en [𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 ]. De tabla 04 (Ver Anexo) Con 𝑇𝑖 = 41℉ y 𝑇𝑒 = 77℉ luego con 𝐻𝑅 𝑒 = 50% interpolando y extrapolando 𝐹3 = 1,16 𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 Página | 31

Luego: 𝑞3 = 4,24

𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠 𝐵𝑇𝑈 ∗ 1,16 3 ∗ 13 275,39𝑓𝑡 3 𝑑𝑖𝑎 𝑓𝑡

𝒒𝟑 = 𝟔𝟓 𝟐𝟗𝟑,𝟔𝟖 𝑩𝑻𝑼/𝒅í𝒂 d) Carga por producto 𝒒𝟒 = 𝟎 (La carga por producto es cero debido a que este viene de los túneles o cámaras y ya están refrigerados, por tanto su carga es cero) e) Cargas diversas  Por Personas 𝑞5𝑎 = 𝑁𝑝 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒑 : Número de personas que laboran al interior de la antecámara. En el interior de la antecámara trabajaran un promedio de 10 personas. 𝑭𝒑 : Factor de calor liberado por personas en [𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ)].De tabla 06(Ver Anexo) Con una 𝑇𝑖 = 41℉ he interpolando: 𝐹𝑝 = 828 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) 𝒕: Tiempo que permanencia al interior de la cámara en [ℎ] Tendrán un tiempo de permanencia promedio de 5 horas al interior de la antecámara. Por tanto: 𝑞5𝑎 = 10 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 ∗ 828 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) ∗ 5ℎ 𝑞5𝑎 = 41 400 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Iluminación 𝑞5𝑏 = 𝑁𝑓 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐹 ∗ 𝑡

Página | 32

Donde: 𝑵𝒇 : Factor de iluminación en [𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ]. En nuestro caso utilizaremos un factor de iluminación de 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2, (que es recomendado por Electrolux para este tipo de aplicaciones) 𝑷𝒇 : Proyección por 𝑓𝑡 2de piso o área iluminada de la antecámara (área interior). 𝑃𝑓 = 58,73 ∗ 19,69 = 1 156,39 𝑓𝑡 2 𝑭: Factor de conversión de unidades hibridas a unidades inglesas: 𝐹 = 3,413 𝒕: Tiempo de encendido en [ℎ/𝑑𝑖𝑎].La iluminación estará encendida durante el turno de trabajo que laboren las personas en su interior que es 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎. Por tanto: 𝑞5𝑏 = 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ∗ 1 156,39𝑓𝑡 2 ∗ 3,413 ∗ 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎 𝑞5𝑏 = 63 148,15 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Envases 𝑞5𝑐 = 0 (Debido a que lo envases vienen del túnel o cámaras junto al producto y ya están refrigerados y poseen carga cero)  Carga por motores 𝑞5𝑑 = 0 (Se considera posteriormente, ya que por el momento se desconoce la potencia requerida por los equipos de refrigeración)  Carga por respiración 𝑞5𝑒 = 0 (Es cero porque el tiempo que se demora en trasladar la carga desde la sala de procesos a los túneles o desde los túneles a las cámaras de conservación es pequeño en comparación al tiempo total que el producto permanece refrigerado). Luego las cargas diversas totales: 𝒒𝟓 = 𝒒𝟓𝒂 + 𝒒𝟓𝒃 + 𝒒𝟓𝒄 + 𝒒𝟓𝒅 + 𝒒𝟓𝒆

Página | 33

𝑞5 = 41 400 + 63 148,11 + 0 + 0 + 0 𝒒𝟓 = 𝟏𝟎𝟒 𝟓𝟒𝟖, 𝟏𝟓


Cálculo de la carga térmica total de la antecámara 𝑞𝑎𝑛𝑡𝑒𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞3 + 𝑞4 + 𝑞5 𝑞𝑎𝑛𝑡𝑒𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 275 717,52 + 0 + 65 293,68 + 0 + 104 548,15 𝑞𝑎𝑛𝑡𝑒𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 445 560


Considerando un factor de 10% más a la carga producida por motores y otros: 𝑞𝑎𝑛𝑡𝑒𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 = 1,1 ∗ 445 560

𝒒𝒂𝒏𝒕𝒆𝒄á𝒎𝒂𝒓𝒂 = 𝟒𝟗𝟎 𝟏𝟏𝟔

3.5.



SALA DE PROCESOS

La sala de procesos estará climatizada a una temperatura de 15 ℃ ,esto se realiza con la finalidad de extraer un poco el calor de campo del producto mientras este es procesado en la misma, y de esta manera evitar un cambio brusco de temperatura al entrar al túnel de enfriamiento, pero tener en cuenta que no se toma la carga por producto en el cálculo de cargas térmicas, ya que estas se consideran en el 10% adicional debido a que el tiempo de permanencia en la sala de procesos es relativamente corto en comparación

al tiempo de permanencia en los túneles y cámaras de

refrigeración. 3.5.1. GENERALIDADES -


-

25 ℃ o 77 ℉ 50%

Condiciones de la sala de procesos:

Valores asumidos

Temperatura (℉) Humedad Relativa (%) 59 ℉ 50

Página | 34

3.5.2. GEOMETRÍA DE LA SALA DE PROCESOS (Ver figura 11)

1.1.1.7

1.1.1.8

DIMENSIONES INTERIORES DE LA SALA DE PROCESOS Dimensiones

Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

25

82,02

Ancho (b)

43

141,08

Alto (h)

3,5

11,48

DIMENSIONES EXTERIORES DE LA SALA DE PROCESOS

Se utilizarán paredes tipo panel sándwich como en la figura 12. NOTA: A pesar de que se utilizara una gran cantidad del panel sándwich en las paredes de la sala de procesos, debido a sus dimensiones, el costo de su instalación será muy grande, pero esto se realiza con el fin de compensar la transferencia de calor más grande que se daría en el caso de solo utilizar una pared de ladrillo, reflejándose esto en el tiempo como un ahorro de energía. De tabla (Ver Anexo) para una temperatura de 59 °F se tiene que el espesor de corcho [𝑘 𝑐 = 0.035 𝐾𝑐𝑎𝑙/(ℎ ∗ 𝑚 ∗ 𝐶°)] requerido es: 𝑒𝑐 = 3 𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑇 𝑑𝑒 50 ℉ 𝑎 60 ℉ Pero usaremos poliestireno expandido (por su costo más bajo ya que al área a cubrir es considerable) el cual tiene una conductividad térmica de 𝑘 = 0.026 𝐾𝑐𝑎𝑙 / ℎ ∗ 𝑚 ∗ ℃ , por tanto el espesor equivalente de poliuretano es: 𝑒 = 𝑒𝑐 ∗

𝑘 𝑘𝑐


Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

25,152

82,52

Ancho (b)

43,152

141,58

Alto (h)

3,576

11,73

Página | 35

3.5.3. CARGAS TÉRMICAS DE LA SALA DE PROCESOS a) Por pared techo y piso 𝒒𝟏 = 𝑭𝟏 ∗ 𝑨𝒆 Donde: 𝑭𝟏: Factor de ganancia por paredes. De tabla (Ver Anexo) Con 𝑒𝑐 = 3 𝑖𝑛 y ∆𝑇 = 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 = 77°𝐹 − 59°𝐹 = 18 °𝐹 𝐹1 = 43,2


𝑨𝒆: Área exterior de la sala de procesos. Calculo de 𝐴 𝑒: 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (𝐿 ∗ 𝑏) + 2 ∗ (𝐿 + 𝑏) ∗ ℎ 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (82,52 ∗ 141,58) + 2(82,52 + 141,58) ∗ 11.73 𝐴 𝑒 = 28 623,75 𝑓𝑡 2 Por lo tanto: 𝑞1 = 43,2

𝐵𝑇𝑈 ∗ 28 623,75 𝑓𝑡 2 𝑑𝑖𝑎 ∗ 𝑓𝑡 2

𝒒𝟏 = 𝟏 𝟐𝟑𝟔 𝟓𝟒𝟔


b) Carga solar 𝒒𝟐 = 𝟎 (Nuestra instalación contara con un techo protector, por tanto la carga solar es cero) c) Carga por cambio de aire 𝒒𝟑 = 𝑭𝟐 ∗ 𝑭𝟑 ∗ 𝑽𝒊 Donde: 𝑽𝒊 : Volumen interior de la sala de procesos en [𝑓𝑡 3 ]. 𝑉𝑖 = 82,02 ∗ 141,08 ∗ 11,48

→

𝑉𝑖 = 132 839,5 𝑓𝑡 3 . Página | 36

𝑭𝟐: Factor por cambios de aire en [𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎]. De tabla 05 (Ver Anexo) 𝐸𝑥𝑡𝑟𝑎𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝐹2 = 1,14 𝑭𝟑: Factor de calor introducido a la cámara en [𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 ]. De tabla 04 (Ver Anexo) Con 𝑇𝑖 = 59℉ y 𝑇𝑒 = 77℉ luego con 𝐻𝑅 𝑒 = 50% interpolando y extrapolando 𝐹3 = 0,453 𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 Luego: 𝑞3 = 1,14

𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠 𝐵𝑇𝑈 ∗ 0,453 3 ∗ 132 839,5𝑓𝑡 3 𝑑𝑖𝑎 𝑓𝑡 𝒒𝟑 = 𝟔𝟖 𝟔𝟎𝟎,𝟗𝟕 𝑩𝑻𝑼/𝒅í𝒂

d) Carga por producto 𝒒𝟒 = 𝟎 (La carga por producto no se considera porque su tiempo de permanencia en la sala de procesos es corto). e) Cargas diversas  Por Personas 𝑞5𝑎 = 𝑁𝑝 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒑 : Número de personas que laboran al interior de la antecámara. En el interior de la sala de procesos trabajaran un promedio de 40 personas. 𝑭𝒑 : Factor de calor liberado por personas en [𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ)].De tabla 06(Ver Anexo) Con una 𝑇𝑖 = 59℉ extrapolando: 𝐹𝑝 = 612 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) 𝒕: Tiempo que permanencia al interior de la cámara en [ℎ] Tendrán un tiempo de permanencia promedio de 8 horas (turno de trabajo) al interior de la sala de procesos, tiempo durante el cual se realizarán actividades referentes a la selección, empaque, control de calidad, etc. Página | 37

Por tanto: 𝑞5𝑎 = 40 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 ∗ 612 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) ∗ 8ℎ 𝑞5𝑎 = 195 840 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Iluminación 𝑞5𝑏 = 𝑁𝑓 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐹 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒇 : Factor de iluminación en [𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ]. En nuestro caso utilizaremos un factor de iluminación de 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2, (que es recomendado por Electrolux para este tipo de aplicaciones) 𝑷𝒇 : Proyección por 𝑓𝑡 2de piso o área iluminada de la cámara (área interior). 𝑃𝑓 = 82,02 ∗ 141,08 = 11 571,4 𝑓𝑡 2 𝑭: Factor de conversión de unidades hibridas a unidades inglesas: 𝐹 = 3,413 𝒕: Tiempo de encendido en [ℎ/𝑑𝑖𝑎]. Sera la duración del turno de trabajo 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎. Por tanto: 𝑞5𝑏 = 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ∗ 11 571,4 𝑓𝑡 2 ∗ 3,413 ∗ 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎 𝑞5𝑏 = 631 891,01 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Envases 𝑞5𝑐 = 0 (Debido a que lo envases vienen del túnel o cámaras junto al producto y ya están refrigerados y poseen carga cero)  Carga por motores 𝑞5𝑑 = 0 (Se considera posteriormente, ya que por el momento se desconoce la potencia requerida por los equipos de refrigeración)

Página | 38

 Carga por respiración 𝑞5𝑒 = 0 (Es cero porque el tiempo que se demora en trasladar la carga desde la sala de procesos a los túneles o desde los túneles a las cámaras de conservación es pequeño en comparación al tiempo total que el producto permanece refrigerado). Luego las cargas diversas totales: 𝒒𝟓 = 𝒒𝟓𝒂 + 𝒒𝟓𝒃 + 𝒒𝟓𝒄 + 𝒒𝟓𝒅 + 𝒒𝟓𝒆 𝑞5 = 195 840 + 631 891,01 + 0 + 0 + 0 𝒒𝟓 = 𝟖𝟐𝟕 𝟕𝟑𝟏, 𝟎𝟏


Cálculo de la carga térmica total de la sala de procesos 𝑞𝑠𝑎𝑙𝑎 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞3 + 𝑞4 + 𝑞5

𝑞𝑠𝑎𝑙𝑎 = 1 236 546 + 0 + 68 600, 97 + 0 + 827 731,01 𝑞𝑠𝑎𝑙𝑎 = 2 132 878


Considerando un factor de 10% más a la carga producida por motores y otros: 𝑞𝑠𝑎𝑙𝑎 = 1,1 ∗ 2 132 878

𝒒𝒔𝒂𝒍𝒂 = 𝟐 𝟑𝟒𝟔 𝟏𝟔𝟔

3.6.



ZONA DE DESPACHO

Solo se dispondrá de una zona de despacho ubicada detrás de las cámaras de refrigeración. La cual tendrá una temperatura de 10℃. 3.6.1. GENERALIDADES -


25 ℃ o 77 ℉ 50% Página | 39

-

Condiciones de la antecámara:

Valores asumidos

Temperatura (℉) Humedad Relativa (%) 50 50

3.6.2. GEOMETRÍA DE LA ZONA DE DESPACHO (Ver figura 11) 1.1.1.9

DIMENSIONES INTERIORES DE LA ZONA DE DESPACHO Dimensiones

Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

43,0

141,08

Ancho (b)

6,0

19,69

Alto (h)

3,5

11,48

1.1.1.10 DIMENSIONES EXTERIORES DE LA ZONA DE DESPACHO Se utilizarán paredes tipo panel sándwich como los de la figura 13. De tabla (Ver Anexo) para una temperatura de 50 °F se tiene que el espesor de corcho [𝑘 𝑐 = 0.035 𝐾𝑐𝑎𝑙/(ℎ ∗ 𝑚 ∗ 𝐶°)] requerido es: 𝑒𝑐 = 4 𝑖𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑇 𝑑𝑒 35 ℉ 𝑎 50 ℉ Pero usaremos poliuretano expandido el cual tiene una conductividad térmica de

𝑘=


𝑘 𝑘𝑐


Metros(m) Pies(ft)

Largo (L)

43,152

141,58

Ancho (b)

6,152

20,19

Alto (h)

3,576

11,73

Página | 40

3.6.3. CARGAS TÉRMICAS DE LA ZONA DE DESPACHO a) Por pared te cho y piso 𝒒𝟏 = 𝑭𝟏 ∗ 𝑨𝒆 Donde: 𝑭𝟏: Factor de ganancia por paredes. De tabla (Ver Anexo) Con 𝑒𝑐 = 4 𝑖𝑛 y ∆𝑇 = 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 = 77°𝐹 − 50°𝐹 = 27 °𝐹 𝐹1 = 48,6


𝑨𝒆: Área exterior de la zona de despacho. Calculo de 𝐴 𝑒: 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (𝐿 ∗ 𝑏) + 2 ∗ (𝐿 + 𝑏) ∗ ℎ 𝐴 𝑒 = 2 ∗ (141,58 ∗ 20,19) + 2(141,58 + 20,19) ∗ 11.73 𝐴 𝑒 = 9 512,12 𝑓𝑡 2 Por lo tanto: 𝑞1 = 48,6

𝐵𝑇𝑈 ∗ 9 512,12 𝑓𝑡 2 𝑑𝑖𝑎 ∗ 𝑓𝑡 2

𝒒𝟏 = 𝟒𝟔𝟐 𝟐𝟖𝟗, 𝟎𝟑


b) Carga solar 𝒒𝟐 = 𝟎 (Nuestra instalación contara con un techo protector, por tanto la carga solar es cero) c) Carga por cambio de aire 𝒒𝟑 = 𝑭𝟐 ∗ 𝑭𝟑 ∗ 𝑽𝒊 Donde: 𝑽𝒊 : Volumen interior de la zona de despacho en [𝑓𝑡 3 ].

Página | 41

𝑉𝑖 = 141,08 ∗ 19,69 ∗ 11,48

→

𝑉𝑖 = 31 890 𝑓𝑡 3 .

𝑭𝟐: Factor por cambios de aire en [𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎]. De tabla 05 (Ver Anexo) 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝐹2 = 2,624 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎 𝑭𝟑: Factor de calor introducido a la cámara en [𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 ]. De tabla 04 (Ver Anexo) Con 𝑇𝑖 = 50℉ y 𝑇𝑒 = 77℉ luego con 𝐻𝑅 𝑒 = 50% interpolando y extrapolando 𝐹3 = 0,84 𝐵𝑇𝑈/𝑓𝑡 3 Luego: 𝑞3 = 2,624

𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠 𝐵𝑇𝑈 ∗ 0,84 3 ∗ 31 890𝑓𝑡 3 𝑑𝑖𝑎 𝑓𝑡

𝒒𝟑 = 𝟕𝟎 𝟐𝟗𝟎,𝟔𝟔 𝑩𝑻𝑼/𝒅í𝒂 d) Carga por producto 𝒒𝟒 = 𝟎 (La carga por producto es cero debido a que este viene de los túneles o cámaras y ya están refrigerados, por tanto su carga es cero) e) Cargas diversas  Por Personas 𝑞5𝑎 = 𝑁𝑝 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒑 : Número de personas que laboran al interior de la zona de despacho En el interior de la zona de despacho trabajaran un promedio de 10 personas (igual que en la antecámara). 𝑭𝒑 : Factor de calor liberado por personas en [𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ)].De tabla 06(Ver Anexo) Con

una

𝑇𝑖 = 50℉

he

interpolando:

𝐹𝑝 = 720 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) 𝒕: Tiempo que permanencia al interior de la zona de despacho en [ℎ]

Página | 42

Tendrán un tiempo de permanencia promedio de 5 horas durante el cual se estima que se realizara el embarque de los arándanos. Por tanto: 𝑞5𝑎 = 10 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 ∗ 720 𝐵𝑇𝑈/(𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 ∗ ℎ) ∗ 5ℎ 𝑞5𝑎 = 36 000 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎  Por Iluminación 𝑞5𝑏 = 𝑁𝑓 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐹 ∗ 𝑡 Donde: 𝑵𝒇 : Factor de iluminación en [𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2 ]. En nuestro caso utilizaremos un factor de iluminación de 2 𝑊𝑎𝑡𝑡/𝑓𝑡 2, (que es recomendado por Electrolux para este tipo de aplicaciones) 𝑷𝒇 : Proyección por 𝑓𝑡 2de piso o área iluminada (área interior). 𝑃𝑓 = 141,08 ∗ 19,69 = 2 777,86 𝑓𝑡 2 𝑭: Factor de conversión de unidades hibridas a unidades inglesas: 𝐹 = 3,413 𝒕: Tiempo de encendido en [ℎ/𝑑𝑖𝑎].La iluminación estará encendida durante el turno de trabajo que laboren las personas en su interior que es 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎. Por tanto: 𝑞5𝑏 = 2

𝑊𝑎𝑡𝑡 ∗ 2777,86𝑓𝑡 2 ∗ 3,413 ∗ 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠/𝑑𝑖𝑎 𝑓𝑡 2 𝑞5𝑏 = 151 693,4 𝐵𝑇𝑈/𝑑𝑖𝑎

 Por Envases 𝑞5𝑐 = 0 (Debido a que lo envases vienen del túnel o cámaras junto al producto y ya están refrigerados y poseen carga cero)

Página | 43

 Carga por motores 𝑞5𝑑 = 0 (Se considera posteriormente, ya que por el momento se desconoce la potencia requerida por los equipos de refrigeración)  Carga por respiración 𝑞5𝑒 = 0 (Es cero porque el producto solo pasa a través de la zona de despacho para su embarque) Luego las cargas diversas totales: 𝒒𝟓 = 𝒒𝟓𝒂 + 𝒒𝟓𝒃 + 𝒒𝟓𝒄 + 𝒒𝟓𝒅 + 𝒒𝟓𝒆 𝑞5 = 36 000 + 151 693 + 0 + 0 + 0 𝒒𝟓 = 𝟏𝟖𝟕 𝟔𝟗𝟑,𝟒


Cálculo de la carga térmica total de la zona de despacho 𝑞𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐ℎ𝑜 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞3 + 𝑞4 + 𝑞5

𝑞𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐ℎ𝑜 = 462 289,03 + 0 + 70 290,66 + 0 + 187 693,4 𝑞𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐ℎ𝑜 = 720 273,1


Considerando un factor de 10% más a la carga producida por motores y otros: 𝑞𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐ℎ𝑜 = 1,1 ∗ 720 273,1

𝒒𝒅𝒆𝒔𝒑𝒂𝒄𝒉𝒐 = 𝟕𝟗𝟐 𝟑𝟎𝟎



Página | 44

Por tanto nuestra carga total de la instalación: 𝒒𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟒 𝟒𝟐𝟕 𝟓𝟑𝟎 + 𝟐 𝟏𝟔𝟒 𝟓𝟓𝟎 + 𝟒𝟗𝟎 𝟏𝟏𝟔 + 𝟐 𝟑𝟒𝟔 𝟏𝟔𝟔 + 𝟕𝟗𝟐 𝟑𝟎𝟎 𝒒𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏𝟎 𝟐𝟐𝟎 𝟔𝟔𝟐

3.7.


SELECCIÓN DE EQUIPOS

3.7.1. SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE Escogemos el refrigerante R-134a, a una temperatura mínima de funcionamiento de 31°F. CARGA HORARIA TIPO DE CÁMARA CARGA POR DIA N° DE CÁMARAS SUBTOTAL (BTU/DIA) (BTU/DIA) Túnel 2 2 213 765 4 427 530 Conservación 4 541 137,6 2 164 550,4 Antecámara 1 490 116 490 116 Procesos 1 2 346 166 2 346 166 Despacho 1 792 300 792 300

Total:

10 220 662,4 BTU/DIA

Tiempo de funcionamiento:

20 HORAS (DEFROS ELECTRIC)

Entonces la capacidad horaria es:

10220662,4/20 = 511 033,12 BTU/hora

Capacidad:

511 033,12 BTU/hora <> 42,6 TON <> 150 kW

3.7.3 SELECCIÓN DE LOS COMPRESORES Elegimos 4 compresores semiherméticos de la marca BITZER. CAPACIDAD = 511033.12/4 = 127 758.3 BTU/hora Para selección del compresor tenemos:

Temperatura de diseño para la cámara más critica

TEMPERATURA (°F) 31

Temperatura de ambiente

77

Temperatura de condensación

90

Temperatura de evaporación para la cámara más critica

20

Página | 45

Se eligió una diferencial terminal de evaporación de 11°F de la tabla N° del anexo, a una humedad relativa del 90%. Entonces del catálogo de la marca BITZER se eligió el compresor semihermético con las siguientes características: Código: 4G-20.2Y Potencia refrigerada:

138100 BTU/hora

Consumo de potencia:

11.99 kW

Entonces la potencia de consumida de los cuatro compresores será: 11.99 ∗ 4 = 47.96𝑘𝑊 3.7.4 SELECCIÓN DE LOS EVAPORADORES 3.7.4.1 TUNEL DE ENFRIAMIENTO La carga del túnel es:

𝟐 𝟐𝟏𝟑 𝟕𝟔𝟓 𝑩𝑻𝑼/𝑫𝑰𝑨

Tiempo de funcionamiento: 20 horas (defrost electric) Capacidad:

𝟐 𝟐𝟏𝟑𝟕𝟔𝟓/𝟐𝟎 = 𝟏𝟏𝟎𝟔𝟖𝟖.𝟑 𝑩𝑻𝑼/𝒉𝒐𝒓𝒂

Para selección de los evaporadores tenemos: 

Humedad relativa:

90%



Temperatura del túnel:

31°F



Diferencial térmica (convección forzada): 11°F



Temperatura de evaporación:

20°F




90°F

Con estos valores seleccionamos nuestro evaporador. Entonces elegimos el evaporador de la marca GUNTNER con las siguientes características (VER ANEXO) 

Código:

GHN 050.2D/34-AHU50.M



Capacidad:

32.5 kW



Caudal de aire:

25020 m³/h



Tiro de aire:



Consumo de potencia: 3𝑥1.25 = 3.75𝑘𝑊

aprox. 22 m

Página | 46

Como son dos túneles: 

2𝑥3.75 = 7.5𝑘𝑊

Consumo total de potencia:

3.7.4.2 CÁMARAS DE CONSERVACIÓN La carga de la cámara:

𝟓𝟒𝟏 𝟏𝟑𝟕,𝟔 𝑩𝑻𝑼/𝑫𝑰𝑨

Tiempo de funcionamiento: 20 horas (defrost electric) Capacidad:

𝟓𝟒𝟏𝟏𝟑𝟕.𝟔/𝟐𝟎 = 𝟐𝟕 𝟎𝟓𝟔.𝟗 𝑩𝑻𝑼/𝒉𝒐𝒓𝒂

Para la selección del evaporador tenemos: 

Humedad relativa:

95%



Temperatura del túnel:

32°F







22°F




90°F

Con estos valores seleccionamos nuestro evaporador Entonces elegimos el evaporador de la marca GUNTNER con las siguientes características (VER ANEXO) 

Código:

S-GHN 050.2F/17-ENL51.M



Capacidad:

4.0 kW



Caudal de aire

6820 m³/h



Tiro de aire:

aprox. 20 m



Consumo de potencia: 0.8 kW

Número total de evaporadores: 8 Consumo total de potencia:

8𝑥0,8 = 6,4 𝑘𝑊

3.7.4.3 ANTECÁMARA La carga de la antecámara: Tiempo de funcionamiento: Capacidad:

𝟒𝟗𝟎 𝟏𝟏𝟔 𝑩𝑻𝑼/𝑫𝑰𝑨 20 horas (defrost electric) 𝟒𝟗𝟎 𝟏𝟏𝟔/𝟐𝟎 = 𝟐𝟒𝟓𝟎𝟓.𝟖 𝑩𝑻𝑼/𝒉𝒐𝒓𝒂 <> 𝟕. 𝟐𝒌𝑾


Humedad relativa:

85% Página | 47



Temperatura de la cámara de conservación: 41°F







29°F




90°F

Con estos valores seleccionamos nuestro evaporador Entonces elegimos el evaporador de la marca GUNTNER con las siguientes características: 

Código:



Capacidad:

7.2 kW



Caudal de aire

6 600 m³/h



Tiro de aire:

aprox. 19 m



Consumo de potencia: 0.8kW

S-GHN 050.2E/14-RNL51.M

Número total de evaporadores: 1 3.7.4.4 SALA DE PROCESOS La carga de la sala de procesos: 𝟐 𝟑𝟒𝟔 𝟏𝟔𝟔 BTU/día Tiempo de funcionamiento: Capacidad:

20 horas (defrost electric) 𝟐 𝟑𝟒𝟔 𝟏𝟔𝟔/20 = 117308.3 𝐵𝑇𝑈/ℎ𝑜𝑟𝑎 <> 34.4𝑘𝑊

Para la selección del evaporador tenemos:     

Humedad relativa: 70% Temperatura de la sala de procesos: 59°F Diferencial térmica (convección forzada): 16°F Temperatura de evaporación: 43°F Temperatura de condensación 90°F

Con estos valores seleccionamos nuestro evaporador Entonces elegimos el evaporador de la marca GUNTNER con las siguientes características:     

Código: GHN 050.2F/27-ENJ50.M Capacidad: 34.4 kW Caudal de aire 13640 m³/h Tiro de aire: aprox. 22 m Consumo de potencia: 2𝑥0.70 = 1.40𝑘𝑊

Número total de evaporadores: 1

Página | 48

3.7.4.5 SALA DE DESPACHO La carga del despacho:

𝟕𝟗𝟐 𝟑𝟎𝟎 𝑩𝑻𝑼/𝑫𝑰𝑨

Tiempo de funcionamiento:

20 horas (defrost electric) 𝟕𝟗𝟐 𝟑𝟎𝟎/𝟐𝟎 = 𝟑𝟗𝟔𝟏𝟓𝑩𝑻𝑼/𝒉𝒐𝒓𝒂 <> 𝟏𝟏. 𝟔𝟐𝒌𝑾

Capacidad:


Humedad relativa:

85%



Temperatura de la sala de procesos:

50°F







38°F




90°F

TABLA N° ANEXO

Con estos valores seleccionamos nuestro evaporador Entonces elegimos el evaporador de la marca GUNTNER con las siguientes características: 

Código:



Capacidad:

6 kW



Caudal de aire

6820 m³/h



Tiro de aire:

aprox. 20 m



Consumo de potencia: 0.7𝑘𝑊

S-GHN 050.2F/17-ENV51.M

Número total de evaporadores: 2 Consumo total de potencia:

2𝑥0,7 = 1.4 𝑘𝑊

3.7.5 SELECCIÓN DEL CONDENSADOR Elegimos el condensador con la carga total Capacidad = 511033,12

BTU <> 42,6 TON <> 128822.4 kcal/hora hora

Considerando: Temperatura de condensación:

32,2 °C

Temperatura de bulbo húmedo:

22°C

Altitud:

1620 m

Página | 49

Con estos datos entramos al catálogo de MEBAFRE y corregimos la carga total con factores que dependen de la temperatura de condensación, temperatura de bulbo húmedo y la altitud. Carga térmica corregida = 168 395.3 kcal/hora Entonces elegimos el condensador, modelo CETI 0190. Las características en el anexo. 3.7.6. SELECCIÓN DE VALVULA DE EXPANSION TERMOSTÁTICA 3.7.6.1. TUNEL DE ENFRIAMIENTO Datos: 

Capacidad:

32.5 kW



Refrigerante:

R-134a




20 °F



Temperatura de condensación:

90°F

SELECCIONAMOS VALVULA DANFOSS:

TE12-3 3.7.6.2. CAMARA DE CONSERVACION Datos: 

Capacidad:

4 kW



Refrigerante:

R-134a




22°F




90°F


TE05-4 3.7.6.3. ANTECAMARA Datos: 

Capacidad:

7.2 kW



Refrigerante:

R-134a




29°F




90°F

Página | 50


TE05-4 3.7.6.4. DESPACHO Datos: 

Capacidad:



Refrigerante:




38°F




90°F

6 kW R-134a


TE05-4 3.7.6.5. SALA DE PROCESOS Datos: 

Capacidad:

34.4 kW



Refrigerante:

R-134a




43°F




90°F


TE05-4 3.7.7. SELECCIÓN DE TUBERIAS Para todas las instalaciones se utilizarán tuberías de cobre tipo L. 3.7.7.1. TUNEL DE ENFRIAMIENTO DATOS: 

Capacidad:




20 °F




90°F

32.5 kW <> 9.2 ton

Página | 51

Línea de succión 

Longitud de tubería aproximada: 3.5 ft



Accesorios (codos 90°, tees):



N° de codos:



N° tees:



Caída de presión (100 ft):

9.97 ft 3 1 10.26 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 1 3/8” Línea de líquido 







Filtro



N° de codos:

1



N° tees:

1



Válvula de solenoide



Indicador




91.7 ft 1

1 1 3.68 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 3/4” 3.7.7.2. CAMARA DE CONSERVACION Datos: 

Capacidad:




22°F




90°F

4 kW








N° de codos:

1



N° tees:

1




11.3 ft

10.08 psi

Página | 52

DIÁMETRO DE TUBERÍA 5/8” Línea de líquido 







Filtro

1



N° de codos:

1



N° tees:

1






Indicador




91.7 ft

1 1 3.68 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 5/8” 3.7.7.3. ANTECAMARA Datos: 

Capacidad:




29°F




90°F

7.2 kW








N° de codos:

1



N° tees:

1




12.53 ft

10.12 psi








Filtro

91.7 ft 1 Página | 53



N° de codos:

1



N° tees:

1






Indicador




1 1 3.68 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 5/8” 3.7.7.4. DESPACHO Datos: 

Capacidad:




38°F




90°F

6 kW <> 1.65 ton








N° de codos:

2



N° tees:

1




22.70 ft

4.45 psi








Filtro

1



N° de codos:

2




1



Indicador




91.7 ft

1 3.65 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 5/8” Página | 54

3.7.7.5. SALA DE PROCESOS Datos: 

Capacidad:




43°F




90°F

34.4 kW <> 9.8 ton








N° de codos:

2



N° tees:

1




12.55 ft

12 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 1 1/8” Línea de líquido 







Filtro

1



N° de codos:

1



N° tees:

1






Indicador




91.7 ft

1 1 3.68 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 3/4” 3.7.7.6. SELECCIÓN DE TUBERÍA DE DESCARGA Datos:

-



Capacidad ( un compresor):

10.6 ton




90°F

Longitud de tubería aproximado:

13.11 ft Página | 55

-

Accesorios (codos, válvula de paso): 56.9 ft

-

N° de válvulas de paso:

-

N° de codos:

-

Caída de presión (100ft):

1 3 6 psi

DIÁMETRO DE TUBERÍA 1 3/8” Datos: 

Capacidad ( 4 compresor):




42.6 ton 90°F

-

Longitud de tubería aproximado:

-

Accesorios (codos, válvula de paso): 31.7 ft

-

N° de codos:

-

Caída de presión (100ft):

13.11 ft

6 6 psi

-

DIÁMETRO DE TUBERÍA 2 1/8”

3.7.8. SELECCIÓN DEL SEPARADOR DE ACEITE Datos: 

Capacidad (un compresor):



Diámetro de tubería:

1 3/8”



Refrigerante:

R-134a

10.6 ton

Seleccionamos de la marca DANFOSS:

SEPARADOR TIPO OUB 4 -1 1/8”

Página | 56

3.7.9. SELECCIÓN DEL FILTRO SECADOR, VISOR DE LÍQUIDO, VÁLVULAS DE PASO Y VALVULA SOLENOIDE

3.7.9.1. TUNEL DE ENFRIAMIENTO Datos: 

Capacidad:

32.5 kW



Refrigerante:

R-134ª



Diámetro línea de líquido:

3/4”

Seleccionamos:

SECADOR DANFOSS DML 306s VISOR DANFOSS SGI 19 VALVULA DE CIERRE BML 18 VALVULA SOLENOIDE DANFOSS EVR 10

3.7.9.2. CAMARA DE CONSERVACION Datos: 

Capacidad:

4 kW



Refrigerante:

R-134ª




5/8”

SECADOR DANFOSS DML 305s VISOR DANFOSS SGI 16 VALVULA DE CIERRE BML 15 VALVULA SOLENOIDE DANFOSS EVR 3 3.7.9.3. ANTECAMARA Datos: 

Capacidad:

7.2 kW



Refrigerante:

R-134ª




5/8”

Página | 57


3.7.9.4. DESPACHO Datos: 

Capacidad:



Refrigerante:




6 kW R-134ª 5/8”


3.7.9.5. SALA DE PROCESOS Datos: 

Capacidad:

34.4 kW



Refrigerante:

R-134ª




3/4”


Página | 58

ANEXOS TABLA 01: PROPIEDADES TÉRMICAS DE ALGUNOS ALIMENTOS. [De ASHRAE, 1971 y U.S.D.A. Handbook 66(Wright et al., 1954)] (Fuente: Elaboración propia) 𝑇𝑐 : 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝐿 : 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐶𝑎 : 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐶𝑑 : 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑘𝑎 : 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑘𝑑 : 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 Alimentos Aceitunas Aguacate Alcachofa Apio Arándano Americano Arándano azul/mirtilo Berenjena Broccoli Cereza Ciruela Coliflor Dátil Durazno Espárrago Espinaca Fresa Granada Grosella Higo Huevo entero Lima Limón Mango Manzana Naranja Papaya Pera Pepino Perejil Pescado Piña Madura Plátano Tomate Maduro Toronja Uva Zanahoria

𝑻𝒄 [℉]

𝑸𝑳 [

𝑩𝑻𝑼 𝒍𝒃 ∗ ℉

]

𝑪𝒂 [


]

𝑪𝒅 [


]

𝒌𝒂 [

𝑩𝑻𝑼 𝒍𝒃 ∗ 𝒉 ∗ ℉

]

𝒌𝒅 [

29,40 31,50 29,90 30,00 30,40

108 94 129 122 124

0,80 0,72 9,87 0,88 0,90

0,42 0,40 0,45 0,45 0,46

0,28 0,26 0,29 0,29 0,29

1,10 0,97 1,20 1,22 1,25

29,70

118

0,86

0,45

0,29

1,22

30,60 30,90 29,00 30,50 30,60 3,70 30,30 30,90 31,50 30,60 30~50 30,20 27,60 28,00 29,10 29,40 30,30 29,30 30,60 30,40 29,20 31,10 30,40 28,00 30,00 28,00 30,10

132 130 120 118 132 29 124 132 132 129 118 120 112 96 122 127 117 121 124 130 118 137 130 100 122 108 125

0,94 0,92 0,87 0,88 0,96 0,36 0,90 0,97 0,94 0,92 0,88 0,88 0,82 0,73 0,89 0,91 0,85 0,87 0,90 0,93 0,89 0,97 0,82 0,76 0,88 0,80 0,90

0,48 0,47 0,45 0,45 0,47 0,26 0,46 0,48 0,48 0,42 0,45 0,45 0,43 0,40 0,46 0,46 0,44 0,45 0,46 0,47 0,45 0,49 0,47 0,41 0,45 0,42 0,46

0,31 0,30 0,30 0,29 0,31 0,18 0,29 0,31 0,30 0,31 0,30 0,29 0,28 0,26 0,29 0,30 0,29

1,32 1,28 1,33 1,19 1,30 0,40 1,16 1,32 1,15 1,34 1,19 1,22 1,13 0,98 1,24 1,28 1,18

0,30 0,31 0,29 0,32 0,30

1,27 1,30 1,19 1,36 1,22

0,30

1,22

0,31

1,25

30,00 28,10 29,50

126 116 126

0,91 0,86 0,90

0,46 0,44 0,46

0,30 0,29 0,30

1,27 1,18 1,26

𝑩𝑻𝑼 𝒍𝒃 ∗ 𝒉 ∗ ℉

]

Página | 59

TABLA 02: CONDICIONES ÓPTIMAS PARA EL ALMACENAMI ENTO ALGUNOS ALIMENTOS. (De ASHRAE, 1971 y U.S.D.A., Handbook 66). (Fuente: Elaboración propia)

Alimentos Aceituna Aguacate Alcachofa Apio Arándano Americano Arándano azul/mirtilo Berenjena Brócoli Carne de res fresca Cereza Ciruela Coliflor Dátil Durazno Espárrago Espinaca Fresa Granada Grosella Higo Huevo entero Lima Limón Mango Manzana Naranja Papaya Pera Pepino Perejil Pescado Piña Madura Plátano Tomate Maduro Toronja Uva Zanahoria

𝐓𝐞𝐦𝐩𝐞𝐫𝐚𝐭𝐮𝐫𝐚[℉] 45~50 45~55 31~32 32 36~40 31~32 45~50 32 32~34 32 31~32 32 0~32 31~32 32~36 32 31~32 32 31~32 31~32 29~31 48~50 57 50~57 32~43 32~41 45 29~31 45~50 32 33~35 45 54~57 45~50 50~60 30~32 30~34

𝐇𝐮𝐦. 𝐑𝐞𝐥. [ % ] 85~90 85~ 90 90~95 90~95 90~95 90~95 90 90~95 88~92 90~95 90~95 90~95 75 90~95 95 90~95 90~95 90 90~95 85~90 80~85 85~90 85~90 85~90 90~95 85~90 85~90 90~95 90~95 90~95 90~95 85~90 85~90 85~90 85~90 85~90 90~95

EN FRÍO DE

𝐕𝐢𝐝𝐚 𝐚𝐥𝐦𝐚𝐜. [𝐝í𝐚𝐬] 28~42 14~28 7~14 90~120 60~120 10~14 7 7~14 7~42 14~21 14~28 14~28 180~365 14~28 14~21 10~14 5~7 14~28 0~14 7~10 150~180 42~56 21~42 14~21 90~240 35~84 7~21 60~120 10~14 30~60 5~15 14~28 7~14 4~7 28~42 14~56 120~150

Página | 60

TABLA 03: CONSTANTES PARA EL CÁLCULO DE VALORES MÁXIMOS Y MÍNIMOS DE TASAS DE RESPIRACIÓN DE ALGUNOS ALIMENTOS. (Fuente: Elaboración propia)

Alimentos Aguacate Alcachofa Apio Arándano Americano Arándano azul/mirtilo Berenjena Brócoli Carambola Cereza Ciruela Coliflor Dátil Durazno Espárrago Espinaca Fresa Granada Guayaba Higo Lima Limón Mango Manzana Naranja Papaya Pera Pepino Plátano Uva Zanahoria

𝑨𝒎á𝒙 3,98 4,76 4,1 2,21 3,02 4,19 5,15 3,29 3,4 3,52 4,38 3,27 2,72 4,98 4,79 3,96 2,83 4,09 3,27 1,78 2,54 3,56 2,86 2,72 2,11 2,98 3,14 3,32 2,34 3,34

𝑩𝒎𝒂𝒙 0,1395 0,0803 0,0768 0,0828 0,1228 0,087 0,0839 0,1224 0,0988 0,1014 0,0762 0,0721 0,1385 0,0744 0,0966 0,0995 0,0912 0,0112 0,1086 0,1045 0,0964 0,1257 0,123 0,0872 0,1346 0,1131 0,1047 0,1037 0,0978 0,0859

𝑨𝒎í𝒏 3,42 4,23 3.56 2,04 2,67 3,87 4,08 2,61 2,64 3,12 3,93 2,64 2,14 3,79 4,1 3,39 1,78 2,74 2,84 0,71 1,67 2,86 2,02 1,79 1,49 2,16 2,61 2,75 1,52 3,02

𝑩𝒎í𝒏 0,1036 0,0806 0,0858 0,066 0,113 0,0742 0,1255 0,1368 0,1130 0,0944 0,0905 0,0805 0,143 0,0936 0,0121 0,0901 0,1292 0,1609 0,1094 0,1192 0,0996 0,1251 0,151 0,1108 0,1394 0,1251 0,1218 0,0905 0,1126 0,0901

Para nuestro producto el cual es “arándano azul/mirtilo” las cámaras de refrigeración estarán a

31℉ ~ 32 ℉ 𝑜 − 0,5 ℃ ~ 0℃. Tomando en consideración el caso más crítico, es decir valores máximos de A y B:

𝑾𝒂𝒕𝒕 𝟖𝟏, 𝟗𝟐𝟖𝟖 𝑩𝑻𝑼 𝑸𝒓𝒆𝒔𝒑 = 𝒆𝒙𝒑(𝑨 + 𝑩 ∗ 𝑻) [ ]∗ =[ ] 𝒕𝒐𝒏 𝟐 𝟎𝟎𝟎 𝒍𝒃 𝒍𝒃 ∗ 𝒅í𝒂 𝑨 = 𝟑, 𝟎𝟐 𝒚 𝑩 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟐𝟖 y 𝑻 = −𝟎, 𝟓℃ 𝒚 𝑻 = 𝟎℃. Reemplazando en la formula obtenemos: Con:

𝑸𝒓𝒆𝒔𝒑 = 𝟎, 𝟖𝟐

𝑩𝑻𝑼 𝒍𝒃 ∗ 𝒅í𝒂

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TABLA 04: GANANCIA DE CALOR POR METRO CUBICO DE AIRE EXTERNO QUE ENTRA AL ESPACIO FRIO. (Fuente: Elaboración propia) BTU POR PIE3 , DE AIRE REMOVIDAS AL ENFRIAR A CONDICIONES DE ALMACENAMIE N TO ARRIBA DE 30ºF Temperatura de cuarto de almacenamiento, ºF

85 50 0,65 0,85 1,12 1,32 1,50 1,69 1,86 2,00

65 60 55 50 45 40 35 30

60 0,85 1,03 1,34 1,54 1,73 1,92 2,09 2,24

70 1,12 1,26 1,57 1,78 1,97 2,16 2,34 2,49

Temperatura del aire de entrada, ºF 90 95 Humedad relativa del aire, % 50 60 70 50 60 0,90 1,17 1,44 1.24 1.54 1,13 1,37 1,64 1.44 1.74 1,41 1,66 1,93 1.72 2.01 1,62 1,87 2,15 1.93 2.22 1,80 2,06 2,34 2.12 2.42 2,00 2,26 2,54 2.31 2.62 2,17 2,43 2,72 2.49 2.70 2,25 2,51 2,80 2.64 2.94

100 50 1.58 1.78 2.06 2.28 2.47 2.67 2.85 2.95

60 1.95 2.15 2.44 2.65 2.85 3.05 3.24 3.35

Reproducida de Refrigeration Engineering Data Book por cortesía de la American Society of Refrigerating Engineers. BTU POR PIE3 , RETIRADAS AL ENFRIAR A CONDICIONES INFERIORES A 30ºF

Temperatura de cuarto de almacenamiento, °F 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30

40 70 0,24 0,41 0,56 0,71 0,85 0,98 1,12 1,23 1,35 1,50 1,63 1,77 1,90

80 0,29 0,45 0,61 0,75 0,89 1,03 1,17 1,28 1,41 1,53 1,68 1,80 1,95

DE ALMACENAMIE N TO

Temperatura del aire de entrada, ºF 50 80 90 Humedad relativa del aire, % 70 80 50 60 50 60 0,58 0,66 1,69 1,87 2,26 2,53 0,75 0,83 1,86 2,05 2,44 2,71 0,91 0,99 2,04 2,22 2,62 2,90 1,06 1,14 2,20 2,39 2,80 3,07 1,19 1,27 2,38 2,52 2,93 3,20 1,34 1,42 2,51 2,71 3,12 3,40 1,48 1,56 2,68 2,86 3,28 3,56 1,59 1,67 2,79 2,98 3,41 3,69 1,73 1,81 2,93 3,13 3,56 3,85 1,85 1,93 3,05 3,25 3,67 3,96 2,01 2,09 3,24 3,44 3,88 4,18 2,12 2,21 3,38 3,56 4,00 4,30 2,29 2,38 3,55 3,76 4,21 4,51

100 50 2,95 3,14 3,33 3,51 3,64 3,84 4,01 4,15 4,31 4,42 4,66 4,78 4,90

60 3,35 3,54 3,73 3,92 4,04 4,27 4,43 4,57 4,74 4,86 5,10 5,21 5,44

Reproducida de Refrigeration Engineering Data Book por cortesía de la American Society of Refrigeratin g Engineers.

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TABLA 05: CAMBIOS DE AIRE POR DÍA (Fuente: Elaboración propia) CAMBIO PROMEDIO DE AIRE, POR 24 H. PARA CUARTO DE ALMACENAMIENTO ARRIB A DE 32º F, DEBIDO A ABERTURA DE PUERTAS Y FILTRACIÓN. (No se aplica a cuartos que usen ductos o rejillas de ventilación) Volumen [𝒇𝒕𝟑 ] 200 250 300 400 500 600

Cambio de aire por día 44,0 38,0 29,5 26,0 23,0 20,0

Volumen [𝒇𝒕𝟑 ] 800 1 000 1 500 2 000 3 000 4 000

Cambio de aire por 24 h. 17,5 14,0 12,0 9,5 8,2 7,2

Volumen [𝒇𝒕𝟑 ] 6 000 8 000 10 000 15 000 20 000 25 000

Cambio de aire por 24 h. 6,5 5,5 4,9 3,9 3,5 3,0

Volumen [𝒇𝒕𝟑 ]. 30 000 40 000 50 000 75 000 100 000 .

Cambio de aire por 24 h. 2,7 2,3 2,0 1,6 1,4 .

NOTA: Para cuarto de almacenamiento con antesalas, redúzcanse los cambios de aire al 50% de los valores de la tabla. Para uso de servicio intenso, agregar 50% a los valores dados en la tabla. De ASRE Data Book, Design Volume, Edición 1949, con permiso de la American Society of Haeating. Refrigerating and Air Conditioning Engineers. CAMBIO PROMEDIO DE AIRE, POR 24 H. PARA CUARTO DE ALMACENAMIENTO DEBAJ O DE 32º F, DEBIDO A ABERTURA DE PUERTAS Y FILTRACIÓN. (No se aplica a cuartos que usen ductos o rejillas de ventilación) Volumen [𝒇𝒕𝟑 ] 250 300 400 500 600 800


Volumen [𝒇𝒕𝟑 ] 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 4 000


Volumen pies 6 000 8 000 10 000 15 000 20 000 25 000

Cambio de aire por día 5,8 5,0 4.3 3,8 3,0 2,8

Volumen [𝒇𝒕𝟑 ] 30 000 40 000 50 000 60 000 75 000 100 000


NOTA: (1) Para cuartos de almacenamiento con antesalas. Redúzcanse los cambios de aire al 50% de los valores en la tabla. (2) Para cuartos de casilleros, duplíquense los valores de la tabla anterior. . De ASRE Data Book. Design Volume, Edition 1949. Con permission de la American Society of Heating. Refrigerating, and, Air Conditioning Engineers.

Página | 63

TABLA 06: EQUIVALENTE CALORIFICO DE OCUPANTES (Fuente: Elaboración propia) Temperatura de cámara ℉ 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30

Calor equivalente/Persona 𝐁𝐓𝐔/𝐡 720 840 950 1 050 1 200 1 300 1 400 1 530 1 640

From ASRE Data Book, Design Volume, Edition 1949, with permission of American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers.

TABLA 07: TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO Y FACTORES DE RITMO DE ENFRIAMI ENTO DE ALGUNOS ALIMENTOS (Fuente: Elaboración propia) PRODUCTO Aguacate Apio Arándanos Toronja Huevos Leche Cereza Ciruela Coliflor Dátil Durazno Espárrago Habas Fresa Lima Limón Membrillo Manzana Naranja Pera Piña Plátano Uva Toronja Zanahoria

Tiempo de enfriamiento[ 𝒉] 22 24 20 22 10 10 20 20 24 24 24 24 24 24 20 20 24 24 22 24 3 12 20 22 24

Factor de enfriamiento 0,67 1,00 0,67 0,70 0,85 0,85 0,67 0,67 0,80 1,00 0,62 0,90 0,8 0,67 0,90 1,00 0,67 0,67 0,70 0,80 0,67 0,1 0,8 0,70 0,8

From ASRE Data Book, Design Volume, Edition 1949, with permission of American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers.

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TABLA 08: DATOS TECNICOS DE LOS ENVASES UTILIZADOS PARA EL PACKING (Fuente: Datos proporcionado por Industrias JQ-Internet). DATOS TECNICOS PET (POLIETILENTEREFTALATO) PROPIEDADES TERMICAS CALOR ESPECIFICO

UNIDAD Kcal/Kg*°C

ASTM C-351

DIN

VALORES 0,25

TEMP. DE FLEXION B/CARGA (18.5Kg/cm²) TEMP. DE USO CONTINUO EN AIRE

°C

D-648

53461

75

°C

-20 a 110

TEMP. DE FUSION

°C

255

COEF. DE DILATACION LINEAL DE 23 A 100ºC COEF. DE CONDUCCION TERMICA

por °C

D-696

52752

0,00008

Kcal/m*h*°C

C-177

52612

0,25

DATOS TECNICOS POLIPROPILENO HOMOPOLIMERO (CARTONPLAST) PROPIEDADES TERMICAS CALOR ESPECIFICO

UNIDAD Kcal/Kg*°C

ASTM C-351

DIN

VALORES 0,48

TEMP. DE FLEXION B/CARGA (18.5Kg/cm²) TEMP. DE USO CONTINUO EN AIRE

°C

D-648

53461

55

°C

0 a 100

TEMP. DE FUSION

°C

160

COEF. DE DILATACION LINEAL DE 23 A 100ºC COEF. DE CONDUCCION TERMICA

por °C

D-696

52752

0,00018

Kcal/m*h*°C

C-177

52612

0,19

Página | 65

COMPRESOR SEMIHERMÉTICO BITZER

Página | 66

EVAPORADOR PARA EL TÚNEL DE ENFRIAMIENTO

Página | 67

EVAPORADOR DE CÁMARAS DE CONSERVACIÓN

Página | 68

EVAPORADOR DE LA ANTECÁMARA

Página | 69

EVAPORADOR DE LA SALA DE PROCESOS

Página | 70

Página | 71

EVAPORADOR DEL DESPACHO

Página | 72

CARACTERÍSTICAS DE CONDENSADOR EVAPORATIVO

Página | 73

COSTOS APROXIMADOS DE LA INSTALACIÓN DEL PROYECTO PRECIO EQUIPO DE

CANTIDAD

UNITARIO

REFRIGERACIÓN

(UNIDAD)

(S/.)

TOTAL(S/.)

Cámaras

8

21125

169000

Túneles

2

40625

81250

Antecámara

1

14950

14950

Despacho

2

18200

36400

Sala de procesos

1

48750

48750

evaporativo

1

65000

65000

Compresores

4

23400

93600

Evaporadores

Condensador

Subtotal

508950

Tuberías y accesorios Tuberías L Accesorios y otros

150 m

95 soles/3m

4 750

─

6000

6000

360 soles/13.5 Refrigerante (kg)

400

kg

10700

Subtotal

Mano de obra

20 750

Jornal día

Tiempo(dias)

Cantidad

Total

Ingenieros

200

20

8

32000

Operarios

110

20

40

88000

Técnicos

140

20

25

70000

Otros

80

20

50

80000

Subtotal

270000

Total (S/.)

800 400

Por tanto el costo aproximado de la instalación del packing es de 800 000.00 nuevos soles .

Página | 74

BIBLIOGRAFÍA C. H. C. MONTES, «EL CULTIVO DE ARANDANO Vaccinium sp. Y SUS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS,» Lima, 2012. N. Rojas, «AgronegociosPerú,» 12 01 2016. [En línea]. Available: http://agronegociosperu.org/el-cultivo-del-arandano-en-peru/. B. B. P. SAC, «Ficha técnica de arándano». J. A. Barreiro y A. J. Sandoval B., Operaciones de conservación de alimentos por bajas temperaturas, Caracas: Equinoccio, 2006. E. Pita, Refrigeración. C. G. Andía, Refrigeración. Danfoss, «Catálogo». Apuntes de clases

CONCLUSIONES 

Se logró diseñar las 4 cámaras frigoríficas para la conservación de arándanos con una capacidad de 20 TM cuyas dimensiones son 18,5m x 6,7m x 3,5m para la adecuada conservación del producto y posterior embarque.



Se utilizó una temperatura de enfriamiento de los arándanos de -1°C ya que esta temperatura es la recomendada por la ASHRAE, para la conservación de arándanos durante un periodo de máximo 14 dias desde el ingreso, tiempo durante el cual es más que suficiente para su venta final debido a su gran consumo.



Se concluye que el costo estimado de la instalación; solo montaje de la parte frigorífica; es de 800 000 soles, estimándose en unos 3 millones de soles con el resto del costo.

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MONOGRAFIA PACKING ARÁNDANOS

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