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Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Instituto Politécnico Nacional. 3IM1 Diseño de una cámara de refrigeración para orquídeas. Ingeniería Termodinámica Integrantes: Carmona Amaya Lizania. Enríquez Chávez Gilberto. Hernández de la Cruz Edith. Granda Morales Daniela. Ibarra Arias Diana Nayeli. Jiménez García Iván. Silva González Ana ZuriZarady

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Page 1: Camara Orquideas

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas.

Diseño de una cámara de refrigeración para orquídeas.

Ingeniería Termodinámica

3IM1

Instituto Politécnico Nacional.

Integrantes:Carmona Amaya Lizania.Enríquez Chávez Gilberto.

Hernández de la Cruz Edith.Granda Morales Daniela.

Ibarra Arias Diana Nayeli.Jiménez García Iván.

Silva González Ana ZuriZarady

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Ingeniería Termodinámica

Objetivo.

En el presente trabajo se presenta el desarrollo de un sistema de cámara de refrigeración cumpliendo con las necesidades de los floricultores, escogiendo así el ciclo de refrigeración más conveniente para esta.

I.-Introducción.

Los viveros especializados en la producción de flores naturales y verdes ornamentales, en su mayoría, poseen grandes cámaras frigoríficas para su conservación.Una vez realizada la cosecha de las flores es necesario mantener la frescura natural del producto, el enfriamiento inmediato permite mantener la frescura natural del producto.El tiempo de permanencia de las flores en estas cámaras es siempre el menor posible, no siendo su misión almacenar flores por mucho tiempo, sino conservarlas perfectamente desde el momento de recolección hasta que son enviadas a sus clientes. Estas cámaras frigoríficas son de grandes dimensiones y están equipadas tanto con maquinarias de refrigeración como de humidificación. Mediante termostatos y sensores de humedad, se controla que en su interior se mantenga la temperatura y humedad ideal de conservación.Para su envío, se sacan de las cámaras, se confeccionan, se embolsan, empaquetan y mediante transporte urgente se mandan al destinatario. Este lo recibe en menos de 24 horas con la garantía de que las orquídeas estarán dentro de las características propias.Es importante que el local cuente con iluminación natural (un domo es ideal), ya que la iluminación artificial marchita más rápido las flores. Si no cuenta con iluminación natural, se recomienda usar focos de poca intensidad o luz neón, cuidando que ésta no ilumine directamente a las flores.La orquídea es una flor tropical que se distingue por su belleza, pero es muy delicada. Razón por la cual el embalaje de estas debe ser cuidadoso, para que las pérdidas por diversos descuidos sea la mínima dejando la mayor ganancia posible.

El desarrollo de la cámara aquí presentada se ha desarrollado en base a las características del municipio de Villa Guerrero.

II.-Producción de orquídeas.

La familia Orquidaceae es una de las familias de las Angiospermas más numerosas, cuenta con 25,000 especies aproximadamente. En México se encuentran representadas con 1106 especies y subespecies, repartidas en 159 géneros, de las cuales 444 especies son endémicas. Se encuentran desde el Pacífico hasta el Golfo. En cada estado encontramos por lo menos un representante de la familia. Sin embargo, los estados con mayor diversidad son Michoacán, Guerrero, Oaxaca, Toluca y Chiapas. Las Laelias mexicanas se encuentran distribuidas en las sierras del país (Sierra Madre Oriental, Sierra Madre Occidental y Eje Volcánico Transverso).Tradicionalmente las orquídeas han sido utilizadas por distintas comunidades con fines ornamentales, medicinales, aromatizantes, comestibles y artesanales. Por lo que guardan un legado cultural importante de las culturas mesoamericanas.

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Las temperaturas elevadas son enemigas de la duración de los productos, si en algún momento se descuida la carga y las cajas florales deben esperar varias horas a temperaturas mayores a 10°C, los tallos florales se verán afectados. La temperatura baja incide favorablemente haciendo más lentos los procesos metabólicos perjudiciales y retrasando el envejecimiento floral.La temperatura baja incide:

Reduciendo la tasa respiratoria del material vegetal inhibiendo a las enzimas involucradas en ello.

Disminuye la pérdida de aguador transpiración. Menor sensibilidad al gas etileno. Baja proliferación de microorganismos. Brinda mayor tiempo para procesar la mercadería.

Cuanto menor sea el tiempo que transcurre entre el corte y el enfriamiento, más tiempo será el que conserve sus propiedades decorativas mientras la flor está en florero. La corta vida de anaquel de la flor de corte es un problema de los floricultores y comercializadores y es ocasionada principalmente por un mal manejo pos cosecha, no utilizar preservativos para mejorar la higiene y vida de anaquel, por problemas en el empaque, en la cadena de frío y traslado del producto.

El etileno es un gas que se genera naturalmente en los tejidos vegetales, especialmente en aquellos que son cortados o en flores que están envejeciendo, también producido en frutos, motores de combustión interna, generadores eléctricos y balastos de tubos fluorescentes.

Por lo anterior, es importante contar con personal especializado que conozca el momento óptimo de corte y brindar un manejo adecuado pos cosecha. Las acciones anteriores no son suficientes, si no se cuenta con la infraestructura, equipo y materiales básicos para prolongar el periodo de vida de anaquel de la flor.

Propiedades de las orquídeas.

Estas plantas pertenecen a una sub–tribu conocida como la Oncidiinae; crecen en las Américas tropicales y subtropicales y el Caribe, principalmente como epífitas; sobre la orquídea O. cavendishianum se estima que su número de especies llega a alcanzar cerca de los 600 ejemplares, localizándose, según reportes, para las condiciones de México, en islas del Caribe, fronteras del sur de Brasil y el sur de Florida. Tienen hábitos de crecimiento reconocidos para tierras bajas sofocantes, tierras altas y montañas nubladas. La mayoría se desarrollan en temperaturas intermedias dada la intensidad de la luz; necesitan de abundante agua durante el crecimiento y la floración, así como una buena circulación de aire (Herbs, 2010).

O. cavendishianum es la especie del género más abundante; se reporta para México en los municipios de Cuernavaca y Tepoztlán. Habita en bosques de encino, de pino–encino y mesófilos a una altitud que va de los 1,850 a los 2,300 m. Se le puede ver floreciendo en la época invernal, de enero a marzo, y es conocida en la zona como oreja de burro (UAEM, 2007). Para la ECLJ la especie que se muestra es un nuevo reporte que actualiza el levantamiento florístico realizado para esta entidad por Cuevas y Peláez (2005).

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III.-Usos de las orquídeas.

El árbol de pata de vaca, también conocido como pata de buey y árbol de orquídea, puede ser utilizado para tratar y prevenir algunas enfermedades, ya que tiene varios usos medicinales y aplicaciones curativas. La pata de vaca, conocida científicamente como Bauhinia forficata tendría, según estudios científicos, la capacidad de estimular la secreción de insulina, por lo que el consumo de extractos o infusiones, bajo estricta supervisión médica, podría generar una ayuda en el tratamiento de la diabetes.Por otra parte, las hojas de la pata de vaca tienen propiedades diuréticas, por lo que el consumo periódico de infusiones en base a estas hojas, puede ser útil para prevenir la aparición de cálculos renales. Además, la ingesta de estas infusiones está recomendada para tratar infecciones urinarias y casos de cistitis.Debido a esta misma propiedad, las infusiones de este árbol pueden tener una pequeña acción adelgazante, ya que estimularía la eliminación de líquidos acumulados en el organismo.El extracto y las infusiones de hoja de pata de vaca tienen propiedades antisépticas, por lo que pueden ser utilizadas para el tratamiento de enfermedades como la faringitis o resfriados comunes.Por otra parte, la pata de vaca puede ser utilizada para el tratamiento de heridas superficiales, ya que tiene propiedades antisépticas que ayudan a desinfectar y propiedades cicatrizantes, que estimulan la recuperación de la zona afectada.

Las orquídeas y sus propiedades terapéuticas.

Su uso en la anticoncepción estuvo siempre muy difundido, pero también como antitusígena (para la tos), desinfectante de heridas y como nutriente. Por ejemplo, se administra a chicos anémicos. También se ha hecho un estudio científico en la Facultad de Agroindustria, que depende de la Universidad Nacional del Nordeste en Argentina, en el que se analizó las Oncidium bifolium, Trichocentrum pumilum y la Oncidium var majus, que los indígenas del Chaco argentino utilizan como diurético y para limpiar los riñones. Los resultados dieron que en la Trichocentrum pumilum no hay productos que se puedan utilizar para tales fines, pero sí en las otras dos.

Consumo alimenticio de orquídeas.

La más popular es la vanilla o vainilla, pero no sólo ésta es comestible. En la isla de Guam se comen las hojas de las Phalaenopsis y Renanthera. En México, por ejemplo, se elaboran confituras para el Día de los Muertos con las hojas de la Laelia autumnalis o “Flor de las ánima”’, mientras que en Turquía los tubérculos de una orquídea silvestre sirven para hacer el salep, una harina con la que se hace una bebida típica de ese país y un helado especial que tiene una textura elástica y un sabor especial. También es usada como nutriente y estimulante.Se le da a la vainilla una gran cantidad de propiedades, pero entre las comprobadas científicamente está la de estimulante, anticonvulsiva y, sobre todo, como androgénico, que produce exceso de vello. En las mujeres que trabajan en factorías donde la procesan encontraron trastornos en su ciclo menstrual y el crecimiento de pelo en distintas partes de su cuerpo.

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IV.- Condiciones generales de las orquídeas.

Debido a que las orquídeas se desarrollan en una gran variedad de climas y condiciones ambientales las diferentes especies tienen requerimientos específicos. Para tener éxito en el cultivo de las orquídeas lo mejor es conocer las plantas que se tienen, saber cual es su hábitat para darle condiciones aproximadas a las que tendrían en la naturaleza, pero sobre todo, un buen cultivador de orquídeas primero debe ser un buen observador.

Temperatura.

Este factor se relaciona con el lugar de origen de cada especie. En algunos casos es un factor muy determinante del cual puede depender la vida de las plantas. En nuestro país no se dan temperaturas extremas lo cual facilita el cultivo de las orquídeas durante todo el año.La temperatura regula el ritmo de vida de la planta: una temperatura demasiado baja ralentiza los ritmos vitales mientras una temperatura excesiva, aumenta la respiración y consecuentemente es inhibido el desarrollo de la planta. La temperatura óptima de las orquídeas varía de especie a especie y serán tomadas en detalles en las fichas de las especies individuales. En general podemos afirmar que todas las orquídeas, siendo plantas originarias de climas tropicales necesitan calor. - Temperatura máxima de día: 30 °C - Temperatura mínima por la noche: 13 °C

Humedad.

Si la planta tiene raíces fuertes puede crecer bien aun con baja humedad, pero si no las tiene podrían secarse las hojas. Por otro lado, si la planta se expone a mucha humedad, esta va a tener problemas con hongos y bacterias, o simplemente la raíz no va a absorber mas agua y por ende no va a obtener fertilizante. En general, a las orquídeas les gusta entre 60-85% de humedad.

Luz.

Una orquídea requiere la máxima cantidad de luz sin lesionar la planta. La luz necesaria para que las orquídeas crezcan y se desarrollen bien. La cantidad de luz que los diferentes géneros de orquídeas pueden tolerar sin lesionarse varía grandemente, siendo importante considerar la etapa de crecimiento en que se encuentra la planta. Es posible determinar la cantidad de luz que la planta necesita, observando lo siguiente: demasiada luz destruye la clorofila en las hojas, y estas se tornan amarillentas. Por el contrario, poca luz, le daría a las hojas un tono verde oscuro, lo que impediría el desarrollo del crecimiento y reducirá o evitara el florecimiento. Cuando la planta de orquídea crece bajo condiciones correctas de luz, las hojas presentan una coloración verde claro, usualmente con una superficie brillosa en el nuevo crecimiento y además, la planta florece regularmente.Este factor esta ligado a otros tales como: temperatura, humedad y viento. Así, cuando hay alta humedad y poco viento es mejor una menor cantidad de luz. Cuando se presenta una alta temperatura, es más conveniente disminuir a la mitad o en una tercera parte este factor. Por ello se hace necesario sombrear algunas orquídeas en invernadero, para asegurar que haya disponible la cantidad de luz apropiada para un buen crecimiento.

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Aireación.

Las orquídeas requieren de un movimiento constante de aire a su alrededor. En la naturaleza una brisa continua rodea a las orquídeas, lo que contrarresta el calor intenso del sol, reduce la posibilidad de enfermedades fungosas las cuales comienzan por el efecto del aire estancado húmedo. El aire debe ser húmedo y estar a la misma temperatura cuando crecen las orquídeas. Se requiere proteger las plantas contra vientos calientes y secos.

V.- Características generales de Villa Guerrero.

Localización.

El municipio de Tequaloyan Villa Guerrero, se localiza en las laderas australes de la Sierra Nevada de Toluca, cuya eminencia geográfica principal es el “Chignahuitecatl”. Su territorio municipal se ubica aproximadamente entre los 18° 34’y 19° 05’ de latitud norte; y los 99° 36’ y 99° 46’ de longitud occidental. El asentamiento urbano principal es la Villa Guerrero, considerada oficialmente como cabecera y sede del gobierno municipal; se localiza a los 18° 57’ 36” de latitud norte, y a los 99° 38’ 30” de longitud occidental. Colinda hacia el norte con Zinacantepec, Toluca, Calimaya y Tenango del Valle; hacia el oriente, con los municipios de Tenancingo y Zumpahuacán; al sur con Ixtapan de la Sal; y al occidente con el mismo Ixtapan de la Sal y con Coatepec Harinas).

Extensión.

Su extensión territorial abarca 267.8 kilómetros cuadrados

Clima.

En términos muy generales, Villa Guerrero posee un extraordinario clima en el que predomina el templado, subhúmedo con lluvias en verano e invierno benigno; su régimen pluvial en verano es por lo menos 10 veces mayor en el mes más húmedo de la mitad caliente del año, que en el más seco. Su temperatura máxima es de 39° C y la mínima es de 2° C. Su temperatura media en el mes más frío es inferior a 13°C pero superior a -3°C.Refrigerante a utilizar.

Mercado de exportación de orquídeas en México.

El mercado mundial de flores está valorado en $49 mil millones de dólares americanos anuales.La flora mexicana es considerada una de las más ricas y variadas del planeta. Sin embargo en estadísticas oficiales ocupamos el cuarto lugar mundial en superficie cosechada y el decimoséptimo lugar como exportador de flores, (teniendo como principales compradores a Estados Unidos, Canadá y solo un bajo porcentaje se dirige a países de la Unión Europea) siendo los principales exportadores Holanda, Colombia e Israel.

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Principales proveedores de flores y follaje.

A nivel mundial Estados Unidos junto con la Unión Europea en específico Alemania y Reino Unido son los mayores consumidores de flores y follaje, consumiendo en conjunto mas del 50% de las flores importadas en el mundo; dadas las condiciones climáticas y económicas estos países constituyen un mercado potencial muy atractivo para México. La exportación de flores ornamentales se ha incrementado notoriamente atreves de los años y actualmente representa un valor de 30 millones de dólares, sin embargo, esta tendencia no se considera de una magnitud significativa si se toma en cuenta que tan sólo abastecemos el 3% del volumen que importa Estados Unidos. (Colombia cubre el 60% de estas importaciones).

Principales Importadores de Flores Cortadas.

Es apreciable que la competencia internacional también juega un factor importante. En esta época, países como Colombia, Israel y Holanda, invirtieron en la mejora de sus procesos productivos de floricultura desplazando a los productos mexicanos en cantidad y calidad. Por otro lado, México no se ha preocupado por abarcar otros mercados. Hoy, más del 85% de las exportaciones se dirigen a Estados Unidos y una pequeña parte se dirige a Europa, que es un mercado potencialmente más grande para comerciar. Los mercados asiáticos también están en crecimiento; su consumo de flores es cada vez mayor lo que sin duda debe ser aprovechado por México. La orquídea a pesar de ser centro de origen de 1200 especies diferentes, no es la principal exportación floral en México, esto posiblemente a causa de que en 1991 México firmo la CITES (la sigla en inglés de The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres)), la cual tiene por propósito asegurar que el comercio internacional de especímenes de animales y plantas salvajes no amenace su supervivencia en su medio natural (la orquídea es una de estas especies), a causa de esto se vio desmotivada la exportación de orquídeas dado que se requieren permisos especiales para poder llevarse a cabo, los cuales son tardados y costosos. Aunado a estas nuevas normas de exportación, a las ganancias que implicaba la venta de orquídeas, y a pesar de las leyes vigentes que prohibían estas prácticas surgió de manera desmedida la recolección clandestina y su posterior exportación de manera ilegal, provocando de este modo que varias especies de orquídeas se encuentren en este momento en peligro de extinción.Aun así el valor ornamental de las orquídeas sigue siendo muy alto debido a lo exótico de su especie siendo actualmente los Estados de mayor producción de flores (en general): Estado de México, Morelos, Puebla, Michoacán, Veracruz, y otros en menor proporción. El Estado de México es el principal productor de flores del país, y dentro de este se encuentra ubicado los municipios de Texcoco, Tenancingo, Villa Guerrero, entre otros. La mayoría de las flores son cultivadas en Villa Guerrero aunque muchos de los bulbos son traídos de Francia y Holanda.Alrededor del 90% de la producción nacional se destina a los mercados nacionales y el resto es enviado a los mercados internacionales. En la actualidad México ha firmado doce tratados comerciales dentro de los cuales las flores de corte quedan libres de aranceles tanto las nuestras como las provenientes de nuestros socios comerciales, lo que podría mejorar las condiciones de exportación del país proporcionando así facilidades para el mayor crecimiento de este sector.

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VI.-Planta empacadora.

La corta vida de anaquel de la flor de corte es un problema de los floricultores y comercializadores y es ocasionada principalmente por un mal manejo poscosecha, por no utilizar preservativos para mejorar la higiene y vida de anaquel, así como por problemas en el empaque, en la cadena de frío y traslado del producto. Es por ello que se debe contar con la infraestructura, equipo y materiales básicos para prolongar el periodo de vida de anaquel de la flor, obteniendo un mejor producto de calidad de exportación. Para ellos se consideran los siguientes factores.

Empaque

Debido a su fragilidad y valor relativamente elevado, la mayoría de las orquídeas son embaladas como flores individuales o escapos, frecuentemente en papel triturado a fin de acolchar y proteger las flores de los daños mecánicos. Los insertos de las cajas mantienen fijos los conductos de agua individuales. Para una protección adicional, se coloca papel triturado, lana de papel o viruta alrededor y entre las flores.Si las flores se mueven dentro de la caja, puede romper los tallos y las hojas, por eso se usa un divisor de cartón ondulado. Es común proteger cada cabeza floral con capuchones de papel o polietileno. Las envolturas plásticas que se usan en el empaque de las flores reducen la pérdida de agua, pero al mismo tiempo impedirán el rápido enfriamiento y promoverán condensación, con posibles pudriciones y no es recomendable Cuando una masa de aire es enfriada se puede llegar al punto de rocío y la humedad condensa formando agua líquida que se deposita sobre las flores o envolturas, que puede producir enfermedades a la flor, o ablandamiento de las cajas de cartón donde se almacenan.

Pretratamientos.

Tratamientos con 1-MCP o aplicaciones cortas con STS protegen de la caída de las flores inducida por etileno. También se ven beneficiados por la aplicación de preservantes fortificado con ya que generalmente se almacenan cuando tienen pocas flores abiertas y es gracias a estas sustancias que se controlan algunos defectos que pueden afectar la calidad de exportación.

7% de sacarosa (logrando un mayor color en los pétalos) hidroxiquinolina (8- HQC) y 1.5% de sacarosa (abrir botones)300 ppm de 8-citrato (Solución de florero) ácido n-dimetilaminosucinámico (Alar, B-nine) (Regulador de crecimiento, control del largo de tallos) ácido naftiltalámico o Ca++ (Reduce curvaturas por almacenaje horizontal).

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Índices de calidad

Se seleccionan las plántulas suficientemente grandes, 3 o 4 hojas son suficientemente grandes (2-3 cm. de altura) se repican y transplantan a nuevos medios de cultivo en la que se podrán desarrollar con más soltura, se traspasan a cajas cuyo suelo está fertilizado y ha sido esterilizado con vapor o introducidos a cualquier tipo de horno a altas temperaturas. Posteriormente son pasados a maceteros con el mismo material y esterilizado de la misma manera. Generalmente se utiliza una turba suave a la que sube el pH y se le añaden nutrientes.Después de 12 meses se colocan en invernaderos donde se pueden modificar los colores de ciertas especies como Phanelopsis con avanzadas técnicas genéticas y gracias a un ciclo reproductivo controlado. Generalmente, las flores de orquídea son cosechadas 3 a 4 días después de la apertura, ya que las flores cortadas

prematuramente no logran desarrollar de forma normal separadas de la planta. A mediados de la estación, se corta el escapo (tallo sin hojas) completo. Las enfermedades virósicas pueden diseminarse de planta a planta durante la cosecha, por lo cual deben esterilizarse las herramientas de corte antes de utilizarse en la siguiente planta o, en su defecto, utilizarse hojas de afeitar descartables.

Consideraciones especiales

No remover más hojas de las necesarias ya que puede estimular la caída de flores. No usar ninguna mezcla casera (anti-congelante) como reemplazante a las soluciones preservantes. Las flores se pueden preparar separando y soltando las corolas de dos labios (pétalos fusionados). En el caso de plantas de jardín, deben ser tratadas como plantas anuales, aunque muchas de ellas responden como perennes dependiendo de la ubicación y variedad.

De este modo se consigue una excelente conservación, que puede oscilar entre quince días y tres semanas.

La conservación de la flor cortada de las Cattleya oscila entre 8 y 10 días. Las Phalaenopsis venden en racimos en flor de 7-8 flores como mínimo. La

conservación de esta flor cortada oscila entre 15 y 20 días. Actualmente se está desarrollando cada vez más el cultivo de plantas en maceta, ya

que tiene una larga floración en interiores, como los Cymbidium"miniaturas"

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Diagrama de flujo

VII.- Elección de los materiales para la Cámara de Refrigeración.

Múltiples empresas se dedican a la comercialización y montaje de materiales prefabricados. Cuentan con la infraestructura necesaria para cubrir expectativas, así como con el recurso humano, técnico, financiero y material que se necesitan para diversos proyectos.

Entre las empresas consideradas se encuentran:

Proacces. Corefri Mabasa

La empresa que se eligió fue Mabasa, debido a que ofrece una gran variedad de materiales, de los cuales podemos escoger los que mas convienen a la cámara, también tienen múltiples servicios como la instalación de la cámara, la renta del equipo para el objetivo anterior, así como desarrollo de proyectos.

Mabasa.

Es una empresa mexicana, dedicada a ofrecer soluciones constructivas prefabricadas con la máxima flexibilidad al escoger la solución óptima de acuerdo a sus necesidades, con más de 20 años en el mercado.Son ganadores del Sol de Oro a la excelencia y al premio América 2005 a la calidad y el servicio, además de contar con la certificación ISO 9001: 2008. Proporcionan un servicio integral a nuestros clientes a través de la comercialización, desarrollo, procesado, instalación y distribución de materiales prefabricados de acero como techados, arcotechos y multypanel.

Entre sus principales proveedores de materiales prefabricados se encuentra Ternium:Con presencia en todo el territorio nacional y su centro de operaciones industriales en Monterrey, Ternium crece en México sumando la fortaleza de su tradición industrial con la herencia de dos pioneros del acero como Hylsa e Imsa en un proyecto de desarrollo con visión de largo plazo. 

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Cosecha

Selección e inspección

Tratamiento Secado a presión

Empacado

Segunda Inspección

Cámara refrigeración

Transporte y Distribución

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En su constante búsqueda de la excelencia, Ternium concentra sus esfuerzos en la inversión en sus plantas productivas, en investigación y en sistemas de información, a la vez de participar como miembro activo y comprometido con las comunidades donde opera a través de iniciativas en la salud, la educación, la cultura y el cuidado del medio ambiente

Poliuretano.

El poliuretano es un agente químico, ampliamente utilizado en diversos procesos industriales. Fue en 1937, cuando el químico alemán, Otto Bayer, logró la primera sintetización del poliuretano. Momento en el cual, Europa entera, estaba caminando a la Segunda Guerra Mundial. Por lo que, el proceso de fabricación mismo del poliuretano, fue bastante lento. Aún así, su fabricación a nivel industrial, comenzó en los inicios de la década de los 40`.

Hoy en día, el poliuretano, es muy usado en fabricación de pinturas sintéticas, destacándose, la de los automóviles. Las cuales logran una alta adherencia al metal y gran resistencia a la inclemencia del tiempo. Ya sea en verano o en invierno. Asimismo, el poliuretano, en la actualidad, también es utilizado en la fabricación de espumas. Incluso en la fabricación de paneles aislantes, para cámaras frigoríficas. Logrando un muy buen aislamiento del frío. Proceso que requiere de la inyección de agua, en el poliuretano. Lo que provoca que el material, se infle literalmente. Pero la gracia en su utilización como aislante, es que a diferencia de las esponjas normales, las cuales presentan poros abiertos, el poliuretano logra un acabo sin poros. Sin aquella cualidad, sería inútil su utilización en el campo de la refrigeración industrial.

Otro punto a favor del poliuretano, es que resiste muy bien el impacto de solventes químicos. Con lo cual, puede ser utilizado en una amplia gama de procesos productivos.

De la misma manera, contiene una flexibilidad mayor, a la de otros agentes similares. Con la característica especial, que al ser contornado, retorna a su forma original.

Multytecho

Panel sándwich para cubiertas prefabricadas, que se fabrica en un proceso continuo; esta compuesto por un núcleo de espuma rígida de poliuretano y dos caras de acero Ternium Pintro, ambas caras van adheridas químicamente en forma continua mediante el propio núcleo, su sistema exclusivo de fijación oculta (tapajunta) ofrece doble protección ante la posible filtración de agua y polvo.Diseñado para cubiertas de bajas pendientes y para cubrir grandes claros con excelente resistencia estructural. También conocido como MT-100.

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Ingeniería Termodinámica

Características:

Excelente aislamiento térmico, resistencia estructural y a la intemperie; fácil y rápido de instalar; sistema integral de accesorios de fijación y molduras metálicas; certificación Factory Mutual; Fijación oculta a base de tapajuntas.Cuando el panel es de un espesor mayor a 2", se maneja refripanel que es exactamente el mismo sistema del panel pero con un espesor de poliuretano de 3".

Multymuro

Panel sándwich para muros prefabricados, compuesto por un núcleo de espuma rígida de poliuretano y dos caras de acero Ternium Pintro, ambas caras van adheridas químicamente en forma continua mediante el propio núcleo., con el atributo de ocultar los accesorios de fijación dentro de la junta longitudinal.Diseñado para una gran diversidad de aplicaciones en fachadas, muros y canceles de diversos tipos industriales y comerciales residenciales, ofrece beneficios de confort, rapidez de instalación, bajo mantenimiento, aislamiento acústico y térmico. También llamado MM-107

Piso.

Estará constituido por 4 pulg de placa de corcho sobre la losa de 5 pulg y con acabado de concreto de 3 pulg.

PuertaSerán puertas corredizas, ya que comparadas con una puerta abatible estas no permiten que la corriente de aire al abrirla sea muy intensa.

La puerta tendrá 2 metros de altura.

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Ingeniería Termodinámica

Ventajas de utilizar materiales prefabricados.

Calidad de los materiales El empleo de maquinarias de producción permite una buena calidad probada y

constante de los materiales que son determinados, dosificados y controlados. Dichos procedimientos dan como resultado materiales de mayor resistencia ajustando los métodos constructivos.

Las piezas prefabricadas poseen precisión geométrica garantizando el encaje con exactitud.

Esta tecnología permite disminuir los plazos de ejecución ya que se eliminan los tiempos en blanco entre las distintas tareas de obra. Todos los trabajos responden a una metodología de trabajo elaborada en orden consecutivo.

Economía Estas construcciones permiten mejorar los tiempos de obra con una reducción de

gastos fijos; control eficiente de relación horas/hombre. Reciclable Las construcciones prefabricadas podrían ser totalmente desmontadas y llevadas a

otro emplazamiento elegido, si los habitantes así lo decidieran.

Desventajas.

Manipulación y transporte Los elementos sufren estados de carga transitorios en su transporte y colocación,

izado y ajustes, que pueden afectar la resistencia estructural de la pieza. Estas requieren de una inversión inicial muy importante para poner en marcha el

sistema de producción, pero es justificada en obras grandes con plazos de ejecución reducidos.

Debe disponerse de equipos pesados para el montaje de elementos estructurales y tener el espacio suficiente para maniobrar con esta maquinaria.

Debido a que este sistema debe enfrentarse a problemas a resolver durante los tiempos de fabricación y montaje, esto requiere de la ingeniería de proyecto de todas las instalaciones previas al comienzo de obra.

Aun cuando existen ciertas desventajas en el sistema, como en todo en la vida, son puntos previstos por Mabasa tales como la resistencia estructural que es previamente estudiada por nuestro equipo de Proyectos; en relación a la manipulación y montaje contamos como nuestra misión lo dice con el personal y la maquinaria necesaria para su correcta instalación.

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Ingeniería Termodinámica

VIII.- Especificaciones del Producto (orquídeas):

El volumen de flores total que está planeado para la cámara, fue considerado para ser sacado al mercado cada 3 días, no en su totalidad solo el 50%.

A los tres días siguientes se tomara el 50% de la producción restante y se volverá a llenar la cámara en su totalidad

Especificaciones de cámara de orquídeas: Peso de cada flor: 200g Peso de empaque: 40g Numero total de flores dentro de la cámara: 1,356 flores Peso total de flores:717.47 lb

IX.- Diseño de cámara de refrigeración:

Para la cámara de refrigeración se cuentan con las siguientes especificaciones:La pared Sur y la pared Este se verán afectadas por el sol mientras que la pared oeste se encuentra ubicada al lado de la bodega la cual mantiene la misma temperatura que dentro de la cámara (10°C), La puerta se encuentra ubicada en la pared Norte dentro del edificio.

El edificio en el que se encuentra la cámara es de varios piso por lo que el techo no se vera afectado por sol.

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11m8m

3m

Exterior= 35°C

10°C

10°C

25°C

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X.-. Diseño interior de paredes

Paredes: MultymuroTecho: Multytecho1.- núcleo de espuma rígida de poliuretano 2.- Dos caras de acero (adheridas químicamente)3.-Pintura:Poliéster estándarDuraplusPlastisolPiso: Piso de losa Acabado de concreto

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XI. Distribución interior de la cámara

Diseño de la estantería.

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XII. Selección de refrigerante.

El refrigerante R 134-a ha venido a sustituir al R-12 en instalaciones nuevas debido a que no daña la capa de ozono al ser un HFC y no contener átomos de cloro.Así mismo posee una gran estabilidad térmica y química, baja toxicidad y no es inflamable.El R134a tiene una mejor conductividad de calor, lo cual reduce considerablemente el consumo de refrigerante. Además, ambos tienen una conductividad térmica similar, así que la modificación de su sistema de refrigeración es mucho más fácil.Para seleccionar el refrigerante se han tomado en cuenta diversas consideraciones como:

No requerir de presiones de condensación demasiado altas, relación de compresión pequeña.

Requerir para el enfriamiento f luidos de fácil adquisición y baratos como sería agua y aire

Requerir de presiones de evaporación cercanas a la atmosférica. No tener actividad química con los materiales empleados en la instalación No ser inflamable y explosivo Representar el mínimo peligro para la salud humana. La temperatura crítica deberá ser bastante mayor que la temperatura de

operación La temperatura de fusión deberá ser más baja que la mínima de operación Además se recomienda que cumpla con las siguientes características

termodinámicas.

Deberá tener:

a) Calor latente de vaporización altob) Densidad alta en la condición vapor c) Calor específico bajo para el lado de líquidod) Calor específico alto para el lado de vapore) Conductividad altaf) La viscosidad y tensión superficial

A continuación se presenta la tabla con las propiedades del refrigerante así como la compatibilidad con algunos materiales.

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Ingeniería Termodinámica

XIII.- Cargas de

refrigeración.

Consideraciones. La pared este y sur son afectadas por el sol. Tolerancia por radiación solar:

superficie color ligero (tabla 10.6)

Temperatura de la cámara 50°F Temperatura interior de edificio 93.2°F Temperatura exterior de la cámara:77°F Valores de U (Btu/hr°Fft2) 10 personas entran a la cámara Factor para carga por persona tabla 10-15 6 lámparas de 250 watts. (factor, tabla 4 ventiladores de 3HP. (factor: tabla 10-14) Carga por cambio de aire:%humedad: 60% Carga por respiración:Masa total de las flores: 717.471lb

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CARGA POR PAREDES.

Formula.Q=(A) (U) ( T)Δ

Dónde:A= área U=coeficiente total de transmisión de calor (BTU/ft2h° F

T=diferencia de temperatura (fuera y dentro de la cámara)Δ

Pared SurPropiedades

Factor de calor transferido

0.037btu/hft2°F

Área 11m(3m)=33m2

Temperatura interior 50°FTemperatura exterior 93.2°F T + 2°F (Sol) 45.2°F

Q= (0.037btu/hft2°F)( 45.2°F)(10.764ft2/m2)( 33m2)=594.05btu/h

Pared Oeste Propiedades

Factor de calor transferido

0.037btu/hft2°F

Área 11m(3m)=33m2

Temperatura interior 50°FTemperatura exterior 50°F T 0°F

Q= (0.037btu/hft2°F) (33m2)( 10.764ft2/m2)( 0°F )= 0btu/h

Pared Norte.

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Ingeniería Termodinámica

PropiedadesFactor de calor transferido

0.037btu/hft2°F

Área 11m(3m)=33m2

Temperatura interior 50°FTemperatura exterior 77°F T 27°F

Q= (0.037btu/hft2°F) (27°F) (10.764ft2/m2) (33m2) = 354.85btu/h

Pared Este

PropiedadesFactor de calor transferido

0.037btu/hft2°F

Área 10ft(26ft)=260ft2

Temperatura interior 50°FTemperatura exterior 93.2°F T +4 °F 47.2°F

Q= (260ft2) (0.037Btu/hr°Fft2) (42.2°F) =424 Btu/24h

Cielo.

PropiedadesFactor de calor transferido

0.037btu/hft2°F

Área 26ft(36ft)=260ft2

Temperatura interior 50°FTemperatura exterior 77°F T 47.2°F

Q= (936 ft2) (0.050Btu/hr°Fft2) (27°F) =1264 Btu/24h

Piso

PropiedadesFactor de calor transferido

0.066btu/hft2°F

Área 26ft(36ft)=260ft2

Temperatura interior 50°F

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Ingeniería Termodinámica

Temperatura exterior 93.2°F T 43.2°F

Q= (936 ft2) (0.066 Btu/hr°Fft2) (43.2°F) =2669Btu/24h

Carga por cambio de aire:

%humedad: 60%Temperatura exterior: 77°FTemperatura interior: 50°FVolumen total de la cámara: 9322.7319ft3

Temperatura Factor85°F 1.54btu/ft3

77°F 1.012btu/ft3

90°F 1.87btu/ft3

Volumen Cambios de aire en 24h8000ft3 5.59322.7319 ft3 5.103110000 4.9

Q= (9322.7319ft3) (5.1031) (1.012btu/ft3) = 48145.7311btu/h

Carga por respiración:Masa total de las flores: 717.471lb

Temperatura Factor40°F 0.330btu/h50°F 0.645 btu/h62°F 0.960 btu/h

Q= (717.471lb) (0.645 btu/h) (24h) = 11106.4356bth/24h

Carga por producto.

Q producto total=Q producto + Q empaqueQ producto= (m) (Cp) (ΔT)

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Ingeniería Termodinámica

Q producto=(1356x0.44lbm)(0.92BTU/lbm°F)(27°F)=14820.54BTU/24hQ empaque=(1356x0.088lbm)(0.0133BTU/lbm°F)(27°F)=42.85BTU/24hQ producto total=14820.54BTU/24h + 42.85BTU/24h=14863.39BTU/24h

Cargas varias.

Q persona= (factor) (# personas) (24hr)Q persona= (720 Btu/h) (10personas) (3hrs)= 21600 Btu/24hr

Q alumbrado= (3.42 Btu/watt) (watts) (24hr)Q alumbrado= (3.42 Btu/watt) (6 x250watts) (3hr)=15396 Btu/24 h

Q motor eléctrico= (factor) (HP) (24h)Q motor eléctrico= (2545Btu/HPh) (4x3HP) (24hr)=21620 Btu/24h

Q varias totales=128610 Btu/h + 10% de factor de seguridad = 141471 Btu/24h

XIV.-Desarrollo de sistemas termodinámicos.

Ciclo básico.

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TIPO DE CARGAS RESULTADO (Btu/24h)Producto 14863.39Aire 48145.73Respiración 1106.4356Paredes 5335.964Varias 141471Cargas totales. 210922.5196

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Ingeniería Termodinámica

Calculos:

ENR= h2-h1=106.286 btu/lbm -48.32468 btu/lbm= 58.0392btu/lbm

Wc= h3-h2= 118.2196 btu/lbm -106.286 btu/lbm=11.9336btu/lbm

COP= (58.0392btu/lbm)/(11.9338btu/lbm)= 4.86367

MR= (210922.5196btu/dia)/ (58.0392btu/lbm) (24h)= 151.42 lbm/h

Potencia: (151.422lbm/h)(11.9336btu/lbm)= 1807.015btu/h/2544.5=0.710HP

Intercambiador líquido vapor.

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Punto Presión (Psia)

Temperatura(°F)

Entalpia (btu/lbm)

Entropía(btu/(lbm°R)

1 42.538 32 48.32468 ---------------2 42.538 32 106.286 0.219463 163.45 118.64 118.2196 0.219464 163.45 111.2 48.32468 ---------------

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Punto P(Psia) T(ºF) H(BTU/lbm) S(BTU/lbmºF)

1´ 42.578 32 41.94 ----------

2´ 42.578 62.52 112.976 0.2327

3´ 163.9344 147.19 126.1179 0.2327

4´ 163.9344 93.2 41.94 ----------

2 42.578 32 106.286 0.219464 163.9344 111.2 48.63 ----------

Cálculos.

*ENR=h2-h1´=106.286BTU/lbm – 41.94BTU/lbm = 64.346 BTU/lbm*Wc=h3´-h2´= 126.1179 BTU/lbm – 112.976BTU/lbm = 13.1419 BTU/lbm*COP=ENR/WC = (64.346BTU/lbm)/ (13.1419 BTU/lbm) = 4.8962*MR=QR/ENR = (210 922.519 BTU/dia) / (64.346BTU/lbm (24h)) = 3277.943lbm/h

Potencia=(MR)(Wc)=(3277.943lbm/h)(13.1419BTU/lbm)=

43078.4BTUh

(1HP)

2544.5BTUh

=16.93HP

Ciclo con subenfriamiento.

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Ingeniería Termodinámica

Sobrecalentamiento.

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Punto

T (°F) P (psia) H (BTU/lb

m)

S (BTU/lb

m R)1 32 42.578 48.63 -----------

2 32 42.578 106.286 0.21946

3 118.64

163.9344

118.2198 0.21946

4 111.2 163.9344

48.63 -----------

2’ 50 42.578 110.226 0.2273

3’ 135.74

163.9344

122.9205 0.2273

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Ingeniería Termodinámica

Compresor.

Tiene la función de impulsar el refrigerante del evaporador al condensador a una más alta temperatura y presión.

CAPACIDAD VOLTAJE REFERENCIA CAPACIDAD VOLTAJE REFERENCIA

1/2 hp 110V CAJ4461Y 1/3 hp 110V CAE2410Y3/4 hp 110V CAJ4492Y110 1/3 hp AE1410YRH3/4 hp 220V CAJ4492Y220 1/4 hp AEZ1380YRH1 hp 220V CAJ4511Y 1/5 hp 220V AEZ3425Y1-1/2 hp 220V FH4518Y 3/8 hp 220V CAE4440Y2 hp 220V FH4525Y 3/8 hp 110V CAE2412Y

Condensador.

Tiene por función evacuar el calor absorbido por el fluido frigorífico durante las fases de evaporación y compresión.

Evaporador.

Es la parte de un sistema en el cual el refrigerante líquido es vaporizado para producir refrigeración. Este modelo se recomiendan para aplicaciones de temperaturas de cámara o mueble frío hasta: + 35 F (+ 2 C).Es ideal tanto para la conservación de flores, frutas frescas, verduras y masa.

Válvula de estrangulamiento.

Una válvula de estrangulamiento es un dispositivo de expansión el cual es un componente clave en sistemas de refrigeración y aire acondicionado, que tiene la capacidad de generar la caída de presión necesaria entre el condensador y el evaporador en el sistema.

Discusión.

El estudio y diseño de esta cámara de refrigeración específica para orquídeas, tomando en cuenta todos los factores que influyen en ella nos han brindado una visión más amplia de la importancia del estudio de ciclos de refrigeración.

Para las dimensiones de la cámara se ha tomado en cuenta que lo que buscábamos era que la producción final de orquídeas cumpliera con requerimientos altos en cuanto a calidad, debido a esto la capacidad total de flores que tiene la cámara no ha sido alta, pero se ha considerado que debido a que las orquídeas son muy frágiles en cuanto a los cuidados que se necesita tener con ellas y todos los factores que las afectan, no era posible que el tiempo que se mantuvieran en refrigeración se prolongara demasiado,

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Ingeniería Termodinámica

permitiendo de este modo que la producción de flores se renovará cada semana, obteniendo así una alta producción de orquídeas que pudieran ser exportadas.

Aunado a esto estuvo la cantidad de personas que entran y el número de carros que se requerían en la cámara pues ya que las flores miden un metro de largo y no pueden ser apiladas una tras otra fue necesario implementar carros que tuvieran niveles que permiten colocar de manera adecuada las flores y así disminuir lo más posible el tiempo que se mantiene dentro de la cámara y aumentar su eficiencia.

Pudimos observar que al escoger los materiales para construir la cámara, con estructuras ya prefabricadas nos brindó facilidades debido a que cumplen con requerimientos específicos que certifican su confiabilidad como aislantes térmicos, pudiendo así asegurar en mayor medida que la eficiencia de esta cámara de refrigeración fuera alta y satisfacer de este modo las especificaciones del producto.

Con respecto a la potencia y a las temperaturas con las que el ciclo trabaja nos permite elegir entre una gran variedad de refrigerantes, ya que cualquiera de ellos trabajan con gran eficiencia en estos valores, lo más importante que fue considerado en la elección del mismo es el impacto ambiental que genera, esta razón fue por la cual elegimos el refrigerante 132a igualmente se tomaron los parámetros anteriores para elegir los dispositivos que conforman el sistema de refrigeración, el condensador, el evaporador, el compresor y la válvula de estrangulamiento cuyo efecto es mejor que un expansor.

En este caso no fue necesario proponer otro refrigerante pues aunque ya se ha mencionado cualquiera de ellos trabaja eficazmente con nuestro requerimientos, el refrigerante 132a es el más utilizado en la industria en la actualidad pues ha demostrado ser una muy buena opción sin mencionar que muchos de los otros refrigerantes no están recomendados para utilizarse en sistemas que se vean afectados por la toxicidad de refrigerantes como el amoníaco, y en este caso en específico la toxicidad es un factor muy importante a ser considerado pues no debemos olvidar que las fugas son un factor real que por más cuidados que se pongan siempre esta presente como una posibilidad.

De acuerdo a los parámetros calculados para los ciclos termodinámicos y considerando las especificaciones y características de las orquídeas a refrigerar podemos deducir que el sistema con subenfriamiento es el más conveniente para trabajar la cámara de refrigeración, gracias al cálculo del COP realizado para cada sistema.

Además de lo anterior, diferentes parámetros fueron importantes, la masa del refrigerante, la cual para este ciclo es menor a comparación de los otros al igual que la presión en el ciclo, la misma ligada al valor del trabajo que es proporcional a esta siguiendo que el concepto es conseguir el menor trabajo para obtener equipos más pequeños. Además la cantidad máxima de calor que el refrigerante puede absorber se observó que el valor en el ciclo subenfriado fue mayor, tomando esto en cuenta, tenemos que representa un beneficio para la parte económica en la realización de la cámara.

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En el cálculo de la carga de enfriamiento se involucraron las diferentes fuentes de calor que afectaban en el gasto de refrigerante, ya que múltiples factores alteran el calor total que debe ser considerado en la cámara, para tener mayor seguridad, y por cualquier inconveniente que se pudiera presentar se agregó un 10% a la carga total.

Cabe mencionar que se usaron compresores en paralelo para asegurar el funcionamiento continuo de la cámara, en caso de falla de alguno de los compresores. Para el caso de la cámara propuesta para el almacenamiento de orquídeas no se complemento con compresores en serie ya que la presión que se trabaja no da pauta para ello.

Conclusiones.

De acuerdo al trabajo expuesto se concluye lo siguiente:

1. Las orquídeas son una de las plantas de mayor mercado de exportación que a pesar de su delicadeza puede ser exitosamente cultivada manteniendo los estándares de exportación gracias a la infraestructura apropiada.

2. México es un país con suficiente potencial para producción de la orquídea debido a las bondades climáticas, específicamente Villa Guerrero, Toluca es un lugar que posee un extraordinario clima para la producción.

3. Las orquídeas tienen alto valor comercial por su belleza, pero también poseen varias propiedades medicinales, que pueden complementar los tratamientos médicos tradicionales, así como otros usos en la industria alimenticia como la vainilla.

4. Hay factores en el cultivo de la orquídea que determinan la duración tanto de anaquel como de la vida de florero, éstos son la humedad, temperatura, iluminación, persevantes, empaque, transporte, refrigeración, ventilación y esterilización.

5. La producción promedio considerada para exportación fue la mitad de la producción total en Villa Guerrero. En la cámara se refrigerarán aproximadamente 1356 flores, usando Multymuro como material de construcción, con 5 columnas de estantes,

6. Se analizó el refrigerante 134a en 4 ciclos de refrigeración, encontrando que el ciclo con subenfriamiento es el más efectivo, comparando el COP con la menor potencia calculada para el compresor.

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Referencias consultadas.

o http://www.funprover.org/formatos/cursos/Manual%20de%20Produccion%20de%20Orquideas-Anturio-Gardenia-Ave%20del%20P.pdf

o Ing. Agr. Ronaldo Klasman, Cátedra de Loricultura, Facultad de Agronomía, universidad de Buenos Aires, Argentina http://www.buscagro.com/biblioteca/RolandoKlasman.pdf

o http://www.infoflor.es/?p=82o http://www.emersonclimatemexico.com/mt/mt_cap_12.pdf o www.r134a.net/ o http://www.mabasa.com.mx/refrigeracion.shtml o http://www.fao.org/Wairdocs/X5403S/x5403s09.htm#TopOfPage o http://www.infoflor.es/?p=82

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