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DISEÑO DE CAMARA FRIGORIFICA PARA CORDERO
INDICE ANALITICO PAG.
I. INTRODUCCION 3
II. GENERALIDADES DEL PRODUCTO A REFRIGERAR 4
II.1. Condiciones generales 4II.2. Condiciones de almacenamiento recomendadas 4
III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 5
IV. DISEÑO DE LA CAMARA DE REFRIGERACION 5
4.1. Dimensionamiento de la cámara 6
4.2. Selección del aislamiento y espesor para: 6 Paredes, techo y piso
V. CALCULO DE LA CARGA TERMICA 8
V.1. Flujo de calor a través de las paredes 11
V.2. Carga por cambio de aire 11
V.3. Carga por personas 16
V.4. Carga por iluminación 18
V.5. Calor liberado por ventiladores 18
V.6. Carga por producto 19
V.7. Capacidad de refrigeración requerida 19
VI. SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE 20
VII. CICLO TERMODINAMICO DE REFRIGERACION 22
VII.1. Condiciones de Condensación y Evaporación 22
VII.1.1. Temperatura de Evaporación 22
VII.1.2. Temperatura de Condensación 22
VII.2. Esquema del ciclo termodinámico 23
VII.3. Efecto refrigerante 24
VII.4. Flujo másico del refrigerante 25
VII.5. Potencia del compresor 25
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VII.6. Calor rechazador por el Condensador 25
VII.7. Coeficiente de funcionamiento 25
VII.8. La potencia por tonelada 26
VII.9. Caudal volumétrico por tonelada 26
VIII. SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS DE REFRIGERACION 26
VIII.1. Selección del Compresor
26
VIII.2. Selección del Condensador 28
VIII.3. Selección del dispositivo de Expansión 29
VIII.4. Selección del Evaporador
30
IX. SELECCIÓN DE TUBERIAS Y ACCESORIOS 31
IX.1. Datos del proyecto 31
IX.2. Material 31
IX.3. Selección y Dimensionamiento de la Planta 32
IX.3.1. Tubería de succión 33IX.3.2. Tubería de descarga 33
IX.4. Accesorios 34
X. CONLUSIONES Y RECOMENDACIONES 35
XI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 36
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I. INTRODUCCION
Es la actualidad se presenta una gran demanda por la conservación de los alimentos, dada que estos
son producidos y procesados en diversos lugares apartados de la población y en determinadas
épocas. Los alimentos en general presentan una serie de microorganismos que una vez que estos
han sido recolectados y procesados provocan su descomposición a una mayor o menor velocidad
según sea el caso, es por ello que la refrigeración cumple un papel fundamental retardando la
velocidad de descomposición de los alimentos e inclusive hasta eliminando algunos de estos
microorganismos perjudiciales en la conservación de las propiedades de los alimentos.
Debido a la gran demanda de dispositivos de refrigeración existente tanto en el mercado
comercial como en el mercado industrial, entre ellas: congeladoras, exhibidores, cámaras
conservadoras, cámaras frigoríficas, las cuales son muy importantes para el almacenamiento de los
alimentos, disminuyendo así el proceso de descomposición bacterial, que sufre todo alimento
al pasar el tiempo, siendo unos de los contribuyentes el calor.
Teniendo así que a bajas temperaturas, existe una menor velocidad de descomposición. La
temperatura a la que se debe de refrigerar depende del alimento al que se va a almacenar y al
tiempo en que va a estar dentro del equipo de refrigeración.
La carne de cordero, después de la matanza del animal, es atacada velozmente por bacterias que
están en el ambiente. La reproducción de las bacterias aumenta con la temperatura y la humedad;
por eso, en donde se tiene mucho cuidado es en los lugares trópicos. La carne fresca no
sometida a refrigeración se mantiene al intemperie para la venta, al por menor, como máximo
hasta doce horas después de que se haya matado al animal.
Por todo esto; la carne de cordero se debe conservar siempre refrigerada, solamente en el caso
que se va a consumir (cocer) o cuando se va a vender. Si la carne de cordero se le echa especies
para cocinarla, después de esto no se debe de refrigerar, ya que el fin de estas especies es de
que envejezcan y maduren, para que se hagan más tiernas y gustosas; en el ablandamiento
de la carne se debe principalmente a la acción de enzimas o a fermentos.
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II. GENERALIDADES DEL PRODUCTO A REFRIGERAR
II.1. Condiciones generales
Para el diseño de un sistema de refrigeración, se tiene que contar con parámetros, ya
registrados. Basándose en dichos datos utilizaré los parámetros de diseño para almacenamiento
de carne de cordero (tabla 10 – 11 Dossat), obteniéndose los siguientes datos:
Rango de temperatura de almacenamiento: 0 a 1 °C (32 a 33.8 °F)
Rango de Humedad Relativa: 85 a 90 %
Temperatura al empezar: 25°C (77°F)
II.2. Condiciones de almacenamiento recomendadas
Para el producto de cordero fresco
Tipo de almacenamiento: larga (1 a 2 semanas)
Temperatura Recomendada (almacenamiento): 0 °C (32 °F)
Humedad Relativa Recomendada: 87%.
Datos de almacenamiento
Periodo de Almacenaje Máximo: 2 semanas.
Calor Específico Antes del Congelamiento: 0.67 BTU/lb. °F
Calor Específico Después del Congelamiento: 0.35 BTU/lb. °F
Calor Latente de fusión: 54 BTU/lb
Velocidad máxima del aire en el cuarto: 40 pies/min.
Datos asumidos:
Capacidad: 3 000 Kg. (Aprox. 60 corderos)
Temperatura Ambiente 25 °C (77 °F).
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III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Las principales causas de que se produzcan los cambios en la carne fresca de cordero son la
temperatura y la humedad. Es por ello que, el control de estas constituye; fundamentalmente, el
método más importante de conservación de la carne de cordero. Y así, satisfacer las necesidades
que se presentan en las industrias, comercios y usos domésticos.
El cordero se debe de mantener a la temperatura de enfriamiento hasta que se utilice; o sea, debe
existir una cadena del frío ininterrumpida desde el matadero hasta el consumidor. Todo el
desarrollo de la refrigeración ha tendido a la realización de este fin.
La temperatura ideal de almacenamiento de la carne fresca oscila entre los 0 °C hasta los 1 °C para
el cordero.
En condiciones comerciales las temperaturas de la carne raramente se mantienen entre -2 °C y
-1°C, por lo que los períodos efectivos de almacenamiento son inferiores a lo previsto. Los tiempos
también se reducirían si la humedad relativa fuera superior al 90 por ciento.
En la práctica se adoptan dos grados principales de enfriamiento que son el de refrigeración y
congelación. El almacenamiento en frío entre 3 °C y 7 °C es común, aunque la carne se conserva
más tiempo a 0 °C y se congela a temperaturas muy inferiores, por lo general en torno a -12 °C a
-18 °C (en las cámaras frigoríficas modernas, de -18 °C a -30 °C). La humedad es tan importante
como la temperatura y el control de ambos factores debe ir unido.
IV. DISEÑO DE LA CAMARA DE REFRIGERACION
Para iniciar con el diseño de la cámara de refrigeración se debe de considerar con algunos
requisitos:
El espacio destinado a la refrigeración y conservación deberá estar en perfecto
estado técnico e higiénico.
Debe ser de fácil limpieza en todos sus componentes así como disponer de un suelo
impermeable, desagüe y paredes lavables.
Debe de ser de fácil acceso y que permita el libre tránsito de las personas.
Además, se debe tener en cuenta los diversos detalles que aparecen en el desarrollo del diseño de
la cámara de refrigeración, que son: Aislamiento, Cierre del Vapor, Acabado del Suelo, etc.
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IV.1. Dimensionamiento de la cámara:
Para el diseño de la cámara frigorífica para cordero, consideraremos un capacidad de almacenaje de
3000 Kg de carne de cordero con una volumen de cámara de 150m3; además de los elementos
básicos que comprenden las cámaras frigoríficas (aislantes, evaporador, condensador, tubos, entre
otros)
a. Dimensiones de la cámara
4.2. Selección del aislamiento y espesor para Paredes, techo y piso:
La cámara que diseñaremos será un cuarto de forma rectangular en el que se instalara un grupo
mecánico de compresión que permitirá bajar la temperatura del ambiente y mantenerla entre
0 a 1 ºC.
Debido a ello utilizaremos materiales altamente aislantes para paredes, techo y piso puesto que
nuestra prioridad es evitar la transferencia de calor a través de la cámara.
Seleccionaremos según la tabla 10.3 Dossat, paredes de tipo Tabique autosoportante que
consiste en un tarrajeo de cemento en ambos lados, en el medio van dos placas de corcho y sello
de vapor en el lado caliente la utilización de corcho se justifica debido a que posee baja
conductividad, por ser más ligero, no corrosivo, exento de capilaridad y por tener suficiente
resistencia mecánica para la mayoría de las condiciones a las que se le somete.
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DIMENSIONES UNIDADESLARGO m 10ANCHO m 5ALTO m 3
VOLUMEN m3 150
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Según la tabla 10-17 (Roy Dossat) tenemos para la temperatura de almacenamiento
de cordero (32°F) y la temperatura Ambiente (77°F).
Espesor: El espesor se elige de acuerdo a la información de la siguiente tabla que nos da TECSUP
en Refrigeración de Sistemas Industriales
Temp. de la cámara ( ºF ) Espesor de corcho ( pulg )
- 45 a - 15 10
- 15 a 0 8
0 a 15 7
15 a 25 6
25 a 35 5
35 a 50 4
50 a 60 3
Escogemos como espesor de aislante: 5” entonces en base a esto calculamos los
espesores de las paredes.
Para el piso seleccionamos según tabla 10.3 Dossat, las siguientes características, acabado
de concreto 3 pulg., aislamiento 5 pulg., piso de losa de 5 pulg, y sello de vapor en el lado
caliente.
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Para el techo se utilizara el cielo recomendado en la tabla 10.3 Dossat que está compuesto por una
losa de concreto de 8 pulg., durmiente de madera y placa de corcho 5 pulg., así como sello de
vapor en la parte caliente
V. CALCULO DE LA CARGA TERMICA
Para simplificar los cálculos de la carga, la carga total de enfriamiento se divide en un
determinado número de partes de acuerdo a las fuentes de calor que suministran la carga. La
suma de estas cargas parciales será la carga de enfriamiento total del equipo.
La carga total de enfriamiento se divide en las siguientes partes:
V.1. Flujo de calor a través de las paredes (Qpar):
Q=A∗U∗∆T
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Donde:
Q: Cantidad de calor transferido (BTU/hr)
A: Área de la superficie de transferencia (Pies2)
U: Coeficiente global de transferencia de la pared en grados Fahrenheit (
BTUhr . pie2 . ° F
)
∆T : Diferencia de Temperatura a través de la pared en grados Fahrenheit (°F)
a) Paredes
Calculo de áreas:
A1=2 (10 x3 )+2(5x 3)
A1=90m2=968.75 pie2
Cuando una pared está construida de varias capas de diferentes materiales, la resistencia térmica total
de la pared es la suma de las resistencias de los diferentes materiales de que está construida la pared,
incluyéndose las películas de aire, esto es (según Dossat Pág.197):
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1U 1
=1f i
+x1
k 1+x2
k2+x3
k3+ 1f 0
Donde:
U1: coeficiente de transmisión de calor Fi: coeficiente de convección de pared interior = 1.65 f0: coeficiente de convección de pared exterior = 4 x1: espesor del tarrajeo de concreto = 0.5pulg. x2: espesor del aislante = 5pulg. x3: espesor del ladrillo = 4pulg. k1: coeficiente de conductividad térmica del concreto = 5 k2: coeficiente de conductividad térmica del aislante = 0.3 k3: coeficiente de conductividad térmica del del ladrillo = 5
1U 1
= 11.65
+ 0.55
+ 50.3
+ 45+ 1
4
U1=0.0543 BTUhr . pie2 .° F
Diferencia de temperatura:
∆T=T ext−T∫¿ ¿
∆T=72−32→∆T=40
Q1=A1∗U 1∗∆T
b) Techo
Calculo de área
A2=10∗5
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Calculo de U2:
1U 2
= 1f i
+x1
k 1+x2
k2+x3
k3+ 1f 0
Donde:
x1: espesor de entablado de madera = 25/32 pulg. x2: espesor del aislante = 5 pulg. x3: espesor de concreto = 0.5 pulg. k1: coeficiente de conductividad térmica de la madera = 1.1 k2: coeficiente de conductividad térmica del aislante = 0.3 k3: coeficiente de conductividad térmica del del concreto = 5 fi y fo son los mismos coeficientes del caso anterior.
1U2
= 11.65
+ 0.781.1
+ 50.3
+ 0.55
+ 14
U2=0.0545 BTUhr . pie2 .° F
Diferencia de temperatura:
∆T=T ext−T∫¿ ¿
∆T=72−32→∆T=40
Q2=A2∗U 2∗∆T
Q2=538.20∗0.0545∗40
Q2=1 173.28 BTUhr
Q2=0.3439 kw
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c) Piso
Calculo de área
A3=10∗5
A3=50m2=538.20 pie2
Calculo de U3:
1U 3
= 1f i
+x1
k 1+x2
k2+x3
k3+ 1f 0
Donde:
x1: espesor del concreto = 0.5 pulg. x2: espesor del aislante = 5 pulg. x3: espesor del piso de loza = 4 pulg. k1: coeficiente de conductividad térmica del del concreto = 5 k2: coeficiente de conductividad térmica del aislante = 0.3 k3: coeficiente de conductividad térmica de la loza = 5 fi y fo son los mismos coeficientes del caso anterior.
1U3
= 11.65
+ 0.55
+ 50.3
+ 45+ 1
4
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U3=0.0545 BTUhr . pie2 .° F
Diferencia de temperatura: (suponiendo que la temperatura de suelo es igual a la . .
temperatura ambiente)
∆T=T ext−T∫¿ ¿
∆T=72−32→∆T=40
Q3=A3∗U 3∗∆T
Q3=538.20∗0.0545∗40
Q3=1173.28 BTUhr
Q3=0.3439 kw
Por lo tanto el flujo de calor transferido a través de las paredes es:
Qpared=Q1+Q2+Q3
Q pared=1.305 kw
V.2. Carga por cambio de aire
Al abrirse la puerta de un espacio refrigerado, el aire caliente del exterior entra al espacio
para reemplazar al aire frio más denso, esto constituye una pérdida en el espacio
refrigerado. El calor que debe ser eliminado por este aire caliente del exterior para
reducirle su temperatura y contenido de humedad a las condiciones de diseño del espacio,
constituye una parte de la carga de enfriamiento total del equipo. A esta parte de la
carga se le llama carga por cambio de aire.
Considerando los siguientes datos (asumidos en la parte II):
Temperatura de almacenamiento : 32 °F
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Humedad relativa aire : 87%
Temperatura de entrada de aire : 77 °F = 25 °C
Volumen de la cámara : 150 m3 = 5 297.20 pie3
De las tablas 10-7B y 10-8B de (Roy Dossat) interpolando y extrapolando calculamos el factor de cambio (fc):
Extrapolando:Tabla 10-7B
Interpolando:
Tabla 10-8B
Temperatura de aire de entrada, °F50 77 80
0.784 2.273 2.439
Por lo tanto de la tabla 10-8B obtenemos un factor de cambio (fc):
f c=2.273BTU / pie3
Interpolando:
Tabla 10-8C
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Temperatura cuartoalmacén, °F
Temperatura aire de entrada, °F50 °F 80 °F
Humedad relativa aire de entrada, %70 80 87 50 60 87
30 0.58 0.66 0.716 1.69 1.87 2.35628 0.784 2.43925 0.75 0.83 0.886 1.86 2.05 2.563
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Por lo tanto de la tabla 10-8C obtenemos los cambios de aire promedio por 24 hr (ca):
ca=5.25(24 hr)−1
Entonces, la carga por cambio de aire se obtiene (según Dossat Pág.209):
Qcam=volumen interio x cambiode aire x factor decambiode aire
Es decir:
Qcam=vol xca x fc
Qcam=5297.2 x5.25 x2.273
Qcam=63 212.81 BTU24hr
Qcam=2633 88 BTUhr
Qcam=0.772 kw
V.3. Carga por personas
En el diseño de esta cámara de refrigeración se estima que entrarán 4 personas
diariamente para el acomodo del producto, verificar equipos (condensador y evaporador),
retirar producto para la venta, etc. Para calcular la carga por personas tenemos (Según
Dossat Pág. 216):
Q per=factor∗N °de personas∗horasdias
decada persona
Donde:
Factor se obtiene de la tabla = 970 BTU/( persona.hr)
N° de personas = 5
horasdias
de cada persona = 4horasdias
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Volumen en pie3
Cambios de aire por 24Horas
4000 5.75 297.20 5.25
6000 5.0
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Entonces se obtiene:
Q per=factor∗N °de personas∗horasdias
decada persona
Qper=970 x5 x 4
Qper=19 400 BTUdia
Q per=808.33 BTUhr
Qper=0.2369 kw
V.4. Carga por iluminación
En el diseño de la cámara frigorífica, para tener una buena iluminación en el espacio
refrigerado, decidí utilizar 8 fluorescentes (marca GE, código USA: 15946, ver
anexos) de 32 watts los cuales se encenderán aproximadamente 4 horas diarias, por lo
tanto para calcular la carga por iluminación tenemos (Según Dossat Pág. 216):
Qilumin=w∗3.42 BTUw∗hr
∗N °de fluorescentes∗hrdia
Qilumin=32∗3.42 BTUw∗hr
∗8∗4 hrdia
Qper=3502.08 BTUdia
Q per=145.92 BTUhr
Qilumin=0 .0428 kw
V.5. Calor liberado por ventiladores
En el diseño de la cámara frigorífica, asumo un evaporador cuyo ventilador esta
accionado por un motor eléctrico de 1HP, por lo tanto para calcular el calor liberado por
ventiladores tenemos (Según Pág. 216 y tabla 10-14, Dossat):
Qventil=factor∗potencia
Factor:3700BTU /Hp .hr
Potencia: 1 Hp
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Qventil=3700∗1
Qventil=3700 BTU /hr→Qventil=1,084 kw
V.6. Carga por producto
Cuando el producto entra al espacio de almacenamiento a temperatura mayor que la que
se tiene dentro del espacio, el producto cederá calor al espacio hasta que este se enfría a la
temperatura que se tiene en el espacio. Por lo tanto se tiene (según Dossat Pág. 210):
Q∏ ¿= m∗Ce∗∆T
tiempodeenfriamieto¿
m: masa del producto: 3000kg = 6 613.87 lb
Ce: calor especifico antes de la conservación = 0.67 BTU/lb.°f
∆T=T ext−T∫¿=77−32=40 ° F¿
Tiempo de enfriamiento: 2 semanas
Q∏ ¿= 6 613.87∗0.67∗40
2
sem∗7dias1 sem
∗24 hr
1dia
¿
Q∏ ¿=527.535 BTU
hr→Q∏ ¿=0.1546kw¿ ¿
V.7. Capacidad de refrigeración requerida (cap ref):
La capacidad de refrigeración requerida es el cociente entre la suma de todas las
cargas calculadas anteriormente y el tiempo de funcionamiento, entonces tenemos:
Qrefrig=Qpard+Q cambaire+Q person+Qilumin+Qventil+Q∏ ¿¿
Qrefrig=3.595kw
Usando un factor de seguridad de 1.1:
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Qrefrig=3.955 kw=323 897.60 BTUdia
Considerando un tiempo de funcionamiento de 12 hr/dia:
Cap ref=Qrefrig
tiem}¿
Cap ref=323 897.60 BTU /dia12hr /dia
=26 991.47BTU /hr
Cap ref=7.91 kw
Ahora obteniendo el resultado en toneladas de refrigeración:
Cap ref=2.25 tonref
VI. SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE
Según la siguiente tabla:
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Teniendo en cuenta la seguridad de las instalaciones, sabiendo que el cordero es un producto muy
sensible y obedeciendo a las recomendaciones de la tabla superior, escojo el refrigerante R-134a
que es comercializado por la empresa Gas-Servei S.A., la cual proporciona todos los datos
técnicos necesarios así como el diagrama de Mollier (ver anexos).
Características y aplicaciones
El gas refrigerante R-134a es un HFC que sustituye al R-12 en instalaciones nuevas. Como todos
los refrigerantes HFC no daña la capa de ozono. Tiene una gran estabilidad térmica y química, una
baja toxicidad y no es inflamable, además de tener una excelente compatibilidad con la mayoría
de los materiales.
No es miscible con los aceites tradicionales del R-12; en cambio su miscibilidad con los aceites
poliésteres (POE) es completa, por lo que debe de utilizarse siempre con este tipo de aceites.
Toxicidad y almacenamiento
R-134a es una sustancia con muy poca toxicidad. El índice por inhalación LCLO de 4 horas en
ratas es inferior a 500.000ppm y el NOEL en la relación a problemas cardíacos es
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aproximadamente 75.000 ppm. En exposiciones durante 104 semanas a una concentración de
10.000 ppm no se ha observado efecto alguno. Los envases de R-134a deben ser almacenados
en lugares frescos y ventilados lejos de focos de calor. Los vapores de R-134a son más
pesados que el aire y suelen acumularse cerca al suelo.
VII. CICLO TERMODINAMICO DE REFRIGERACION
VII.1.Condiciones de Condensación y Evaporación
Con los datos obtenidos hasta ahora establecemos los parámetros de
funcionamiento del condensador y evaporador, de la siguiente manera:
VII.1.1.Temperatura de Evaporación
T evap=T almc−∆T
Según la tabla 11-2 (Dossat) para una humedad relativa de 87% (recomendación, Parte II
de este proyecto) y para convección forzada obtengo un ∆T=(10−12 )° F , del cual elijo
un∆T=12 ° F
T evap=32−12
T evap=20° F→Tevap=−6.67 ° C
VII.1.2.Temperatura de Condensación
T cond=T amb+∆T
Suponemos un ∆T=18 ° F (para asi obtener un ∆T ext=10 ° F ):
T cond=77+18
T cond=95° F→Tcond=35 °C
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Ahora para el refrigerante seleccionado (según datos otorgados por el fabricante) se
tiene:
Gráfico de Presión / Temperatura
VII.2.Esquema del ciclo termodinámico
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Cálculo de los estados termodinámicos: (Cálculos basados en datos otorgados por el
fabricante, ver anexos)
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Para el punto 2, todas las propiedades fueron halladas gráficamente
Para el punto 4 se obtiene una calidad: X=0.289
Cuadro resumen:
Estado T(°C) P (KPa) (kg/m3) h (KJ/Kg) s(KJ/kg°K)
1 -6.67 226.97 11.3 397.15 1.7405
2 43.125 888 40 427 1.74118
3 35 888 1164.89 248.42 1.1650
4 -6.67 226.97 1315.4 248.42 1.1840
VII.3.Efecto refrigerante
Erefrig=h1−h4
Erefrig=397.15−248.42
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Erefrig=148.73 kj /kg
VII.4.Flujo másico del refrigerante
m=C refrig
Erefrig
m= 7.91kw148.73 kj /kg
m=0.0532 kg /s→m=3.191 kg /min
VII.5.Potencia del compresor
Pcomp=m(h2−h1)
Pcomp=0.0532∗(427−397.15)
Pcomp=1.59 kw→Pcomp=2.13Hp
VII.6.Calor rechazador por el Condensador
Qc=m(h2−h3)
Qc=0.0532∗(427−248.42)
Qc=9.5 kw
VII.7.Coeficiente de funcionamiento
β=Crefrig
Pcomp
β=7.91 kw1.59 kw
→β=4.97
VII.8.La potencia por tonelada
Pot / ton=Pcomp
Crefr i g
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Pot / ton= 2.13Hp2.25 tonrefrig
Pot / ton=0.947 Hp / tonrefrig
VII.9.Caudal volumétrico por tonelada (qton):
Hallando q:
q=m1∗v1=m1∗1ρ1
q=3.191 kg /min∗111.3 kg/m3
q=0.283m3/min
Ahora hallamos el Caudal volumétrico por tonelada:
q ton=q
C refrig
q ton=0.283
2.25 tonrefrig
q ton=0.126m3/min .ton refrig
VIII. SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS DE REFRIGERACION
VIII.1. Selección del Compresor
Para la selección del compresor contamos con el catálogo de la empresa
Danfoss (Anexo)
Teniendo en cuenta los siguientes datos obtenidos anteriormente:
T evap=−6.67 °C
T cond=35 ° C
C refrig=7910w=2.25ton refrig
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Con estos datos seleccionamos el compresor MLZ058; tomando como
referencia una capacidad nominal de refrigeración de 8200 W para el refrigerante
R-134a; además la potencia del compresor de 7 1/2 HP
Datos técnicos del compresor
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VIII.2. Selección del Condensador
En este caso selecciono un condensador modelo OP-MPUC125 MLP00E de la empresa
Danfoss, en donde el fabricante nos brinda las siguientes especificaciones
técnicas (medidas y planos del condensador en el anexo):
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Condensador OP-MPUC125
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VIII.3. Selección del dispositivo de Expansión
Seleccionamos una válvula termostática por ser una de las más eficientes para nuestros
requerimientos
T evap=−6.6 °C Pevap=226.97 Kpa
T cond=35 °C Pcond=888Kpa
∆ P=Pcond−Pevap=6.61 ¯C refrig=7910w
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TIPO DE VÁLVULAR-134a
0°C -6.67°C -10°CF&EF(Ext)-
G&EG(Ext)-C(Int)-S 9.37 8.67 8.32
Del catálogo Sporlan, del cual selecciono válvula de expansión termostática Tipo F&EF(Ext)-
G&EG(Ext)-C(Int)-S, el cual tiene una capacidad real de 8.67x1.15x1=9.971 KW el cual es el
más cercano a la capacidad de refrigerante obtenida en el presente informe.
VIII.4. Selección del Evaporador
Se tienen los siguientes requerimientos:
T evap=−6.67 °CT cond=35° C
C refrig=7910w=6800 kcal /hr
Con el catálogo elegimos evaporadores modelo IC-504 para una mejor
recirculación del aire por consiguiente.
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IX. SELECCIÓN DE TUBERIAS Y ACCESORIOS
IX.1. Datos del proyecto
Producto a conservar : 3000 kg de Cordero
Temperatura de evap : -6.67 °C
Temperatura de cond : 35 °C
Presión de evap : 226.97 kPa
Presión de cond : 888 kPa
Capacidad de refrig. : 7910 w = 2.25 ton refrg.
IX.2. Material
El material que más se emplea para los conductos de succión y descarga del refrigerante
R-134a es el cobre por ser resistente a la corrosión, de bajo peso y facilidad de instalación
IX.3. Selección y Dimensionamiento de la Planta
IX.3.1. Tubería de succión
Esta tubería conecta el evaporador con el compresor según la tabla 19-2 (Roy Dossat)
y para el refrigerante R-12 (utilizo esta tabla porque el R-12 es el refrigerante que
tiene características muy parecidas al R-134a que es un refrigerante ecológico) se
utilizara tuberías de diámetro 1 3/8”, con una capacidad de 3.44 Ton. Basada en
una temperatura condensante de 100 °F.
Tamaño del
tubo
(diámetro
exterior )
1 3/8 pulg
Temp. De
succion (°F)0 16 20
Capacidad
(Ton)2.4 3.44 3.7
ΔP (psi) 1.01 1.306 1.38
Ahora para calcular la longitud real de la tubería de succión, tenemos que tener en
cuenta que a lo largo de la tubería se utilizará codos y válvulas entonces se tendrá que
tomar en cuenta la longitud equivalente de estos dispositivos (Tabla 15-1, Roy Dossat)
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Longitud real del Tubo: Ls
Longitud de codos (3 de 90° de 3.5): 10.5 pies.
Válvula Expansión: 2 pies.
Longitud total: Ls + 12.5 pies
El factor de corrección del tonelaje para una Temperatura de condensación de 95 °F
es 1.055. Entonces nuestro caso el Tonelaje corregido es 2.374 ton de refrig.
Para nuestra temperatura de succión tenemos que ΔP= 1.306 Lb. /pulg2. por lo tanto
en la gráfica adjunta a la tabla 19-2 tenemos que para esta caída de presión le
corresponde una pérdida de temperatura equivalente ΔT = 2 °F.
Ahora estos datos obtenidos, reemplazamos en la expresión siguiente:
ΔT=long realdelequip ( pies )
50x ( tonrealestontabla )
1 .8
2= ls+12.550
x ( 2.252.5 )
18
ls=108.4 pies
IX.3.2. Tubería de descarga
Esta tubería está conectada entre el compresor y el condensador según la tabla 19-2
(Roy Dossat) y para el refrigerante R-12 (igual que en el caso anterior utilizo esta
tabla por lo parecido al R134a) se utilizara tuberías de diámetro 1 3/8”, con una
capacidad de 3.44 Ton basada en una temperatura condensante de 105°F y una caída
de presión en el tubo de succión equivalente a 2°F por 100 pies de tubo.
Ahora para calcular la longitud real de la tubería de descarga, tenemos que tener en
cuenta que a lo largo de la tubería se utilizará codos y válvulas entonces se tendrá que
tomar en cuenta la longitud equivalente de estos dispositivos
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Longitud real del Tubo: Ls
Longitud de codos (3 de 90° de 3.5): 10.5 pies.
Válvula Expansión: 2 pies.
Longitud total: Ls + 12.5 pies
El factor de corrección del tonelaje para una Temperatura de condensación de 95 °F
es 0.905. Entonces nuestro caso el Tonelaje corregido es 2.036 ton de refrig.
Para nuestra temperatura de succión tenemos que ΔP= 3.66 Lb. /pulg2. por lo tanto en
la gráfica adjunta a la tabla 19-2 tenemos que para esta caída de presión le
corresponde una pérdida de temperatura equivalente ΔT = 4.2 °F.
Ahora estos datos obtenidos, reemplazamos en la expresión siguiente:
ΔT=long realdelequip ( pies )
50x ( tonrealestontabla )
1.8
4. 2= ls+12.550
x ( 2.252.5 )
18
ls=241.35 pies
IX.4. Accesorios
En cuanto a accesorios se cuenta con:
Manómetros: Colocados a la salida del compresor condensador, evaporador y el
dispositivo de expansión.
Termómetros: En el evaporador y condensador
Válvula Reguladora de presión: Mantienen la presión constante en el
evaporador y en el condensador.
Tanque receptor: Recibe el fluido condensado proveniente del condensador.
Indicador de humedad del líquido:
Filtro secador.
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X. CONLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El diseño de la cámara se hizo suponiendo que el sistema operaria bajo las
máximas condiciones es decir 12 horas que son necesarias y obligatorias
para la buena conservación del producto.
Las cajas en donde se conservaran los pollos deben ser muy rígidas ya que
los pollos son muy sensibles a la presión que se puede ejercer sobre ellas.
Las unidades de condensación y evaporación seleccionadas, con valores por
encima de los obtenidos da la seguridad del buen funcionamiento de dicha
cámara.
Se creó también un peralte con un drenaje en el centro para fácil limpieza de
dicha cámara, detalle mostrado en los planos.
XI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Dossat, R. J. “Principios de Refrigeración” décima séptima reimpresión,
Compañía Editorial Continental S.A. México 1997.
STOECKER, W. F. “Refrigeración y Acondicionamiento de Aire” Edith. Mc.
Graw -Hill. México, 1970
Catálogo técnico: http://www.danfoss.co
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