diseno camara-frigorifica

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Cálculo de carga de refrigeración

1. Introducción 2. Fundamento teórico 3. Ámbito, localización 4. Propiedades del producto a conservar 5. Conclusiones y recomendaciones 6. Bibliografía

TEMA: 5000 Kg de truchaUBICACIÓN: Copacabana, La Paz

Introducción En este trabajo aparecen algunos conceptos básicos para el conocimiento del funcionamiento de los ciclos de refrigeración, los cuales están muy vinculados a contenidos de disciplinas tales como. Mecánica de los fluidos, Termodinámica y de transferencia de calor entre otros. Además aparecen expresiones de cálculo y consideraciones que ayudan al diseño o rediseño de cámaras frigoríficas.Algunos de los conceptos claves a la hora de poder diseñar y comprender una instalación frigorífica son:CalorEl calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de otros tipos de energía en energía de Calor; por ejemplo, la energía Mecánica que opera una rueda causa fricción y crea calor. Calor es frecuentemente definido como energía en transito, porque nunca se mantiene estática, ya que siempre está transmitiéndose desde cuerpos cálidos a los cuerpos fríos. La mayor parte del calor en la tierra se deriva de las radiaciones del Sol.Una de las aplicaciones de la refrigeración mecánica es la conservación de alimentos como las carnes para su consumo en estado fresco. Esta área de la Ingeniería Mecánica la podemos aplicar para satisfacer esta necesidad que hoy en día es de vital importancia sobre todo en la área de industria alimenticia para la producción, conservación y distribución de estos sin que sufran descomposición y deterioro de sus propiedades naturales. Con el desarrollo de poblaciones urbanas sobre todo en los últimos años la demanda de alimentos ha crecido considerablemente, es por esta razón que la producción de alimentos también ha tenido que elevarse con la introducción de los procesos de refrigeración para su mejor presentación y conservación por periodos de tiempo relativamente largos.

1. OBJETIVO DEL PROYECTO • El objetivo de este proyecto es de priorizar un mejor cuidado del producto en cuanto a congelación

se refiere, en el departamento de La Paz específicamente en Copacabana, por lo mismo se debe alargar el tiempo de vida ya que las condiciones del medio circundante lo puede malograr, imposibilitándolo de usarse como un producto comestible.

• Realizar una evaluación del grado de utilización de una cámara frigorífica, evitando perdidas del producto.

• Preparar la evaluación del rendimiento de la cámara diseñada.

Fundamento teóricoCARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTOCONGELACIÓNEl deterioro del pescado se debe al desarrollo de bacterias y a la alteración de sus proteínas y grasas. A temperaturas adecuadas de congelación, la multiplicación bacteriana se interrumpe y se retrasa o detiene el resto de procesos de alteración. La congelación sirve para conservar pescados y mariscos durante meses y preserva su calidad original, tanto higiénica como nutricional y organoléptica (características de textura, sabor, aroma, etc.), incluso después de su descongelación. La congelación se puede realizar en el propio barco o en tierra.La calidad de los productos de la pesca congelados depende de diversos factores:- Calidad inicial del pescado. Hay que seleccionar pescados de gran frescura y controlar todas las operaciones previas a la congelación.- Velocidad y temperatura de congelación. La calidad del pescado es tanto mejor cuanto menor es el tiempo transcurrido entre su captura y su congelación. La ultracongelación es el mejor sistema y consiste en

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alcanzar una temperatura de 0 a -5ªC en menos de 2 horas en el centro del alimento. A continuación se mantiene el pescado a temperaturas de -20ºC hasta su completa congelación y, por último, se mantiene a -25ºC. Si después se someten a una descongelación correcta, las características del pescado congelado son casi las mismas que las del fresco.- Envasado. Impide la pérdida de agua y el enranciamiento de la grasa gracias a que evita el contacto directo del pescado con el aire. Se suele recurrir a material impermeable o al glaseado. El glaseado consiste en sumergir en agua fría durante un instante al pescado recién congelado para que se forme a su alrededor una capa de hielo que le proteja durante su almacenamiento.- Almacenamiento. El pescado requiere una temperatura de conservación tan baja como sea posible y evitar oscilaciones. Tanto en los servicios de alimentación como en casa debe conservarse como mínimo a 18º C bajo cero.Pescados congeladosLos pescados que mejor soportan la congelación son los de textura fina como el lenguado y otros pescados blancos y planos (gallo, fletán o halibut...). Estos se conservan en torno a los 6 meses. El salmón, el bacalao y la merluza, pescados todos ellos cuya carne se separa en láminas, no son los más adecuados para este sistema de conservación porque su carne se ablanda y pierde jugos tras la descongelación. El deterioro y oxidación de la grasa limita el tiempo de conservación en el pescado azul a un máximo de 3 meses. Estas cifras sólo serán válidas si no se han producido rupturas en la cadena del frío o fuertes oscilaciones de temperatura en el interior del congelador.Congelación artesanalPara congelar el pescado en casa se debe proceder a las mismas tareas de limpieza que en la refrigeración, sólo que además conviene trocearlo en piezas del tamaño en que se vayan a cocinar tras su descongelación y no muy gruesas. Asimismo, es muy importante envolverlo y etiquetarlo de forma correcta, con la fecha de congelación incluida. La congelación artesanal sólo puede realizarse si se dispone de un frigorífico o arcón catalogado como congelador de cuatro estrellas porque los de tres estrellas sólo sirven para mantener los productos ya congelados. La congelación debe realizarse en el menor tiempo posible debido a que el tiempo de tránsito de temperaturas condiciona, entre otros, la formación de cristales de hielo de mayor o menor tamaño. Si la congelación es lenta, el número de cristales es mayor y también su tamaño, lo que contribuye a un mayor deterioro del producto. Para evitarlo se debe graduar el termostato del congelador hasta la posición más fría 3 ó 4 horas antes de proceder a la congelación. A continuación se ha de introducir el pescado en el congelador y dejar el termostato en la misma posición durante 24 horas. Transcurrido ese plazo, se pone de nuevo el termostato en posición de conservación, lo que permite mantener una temperatura mínima de -18 ºC. Hay que tener en cuenta que no se debe congelar demasiado volumen de alimento de una sola vez porque produce oscilaciones de la temperatura en el aparato.DescongelaciónEs un proceso delicado que influye en el mantenimiento de las cualidades del pescado. No se debe realizar a temperatura ambiente ni sumergiéndolo en agua, método que provoca pérdidas nutritivas y riesgo de intoxicaciones por multiplicación bacteriana. Lo adecuado es descongelar el pescado en la parte menos fría de la nevera, en el microondas o bien cocinarlo de forma directa sin descongelar.En este último caso se deberá incrementar el tiempo de cocinado para conseguir una correcta cocción y como medida de seguridad para evitar la supervivencia de gérmenes patógenos o parásitos vivos. El pescado, como el resto de alimentos congelados, una vez descongelado no debe volver a ser congelado, de no ser que se haya cocinado antes.

Ámbito, localizaciónCOPACABANA CARACTERÍSTICAS GENERALES región de Copacabana, en junio se caracteriza por presentar en el cielo despejado en general de forma temporal poco nublado, con 9 horas y media del Sol a lo largo del día. La temperatura media máxima alcanza los 13,7 ° C y la mínima pasa a 2,2 ° C. Las precipitaciones, en general, en este mes son escasos registra el normal mensual de 10,2 mm., Con 2 días de lluvia al mes y una máxima en 24 horas de 24,0 mm. Estas lluvias en general se dan en la forma de lluvias ligeras y tormentas aisladas. La humedad relativa alcanza el 53% Los vientos en este mes aparecen con una característica de las personas débiles ", con algunos días de características moderadas, llegar a un promedio de 8 km / h, son, en general, de dirección noroeste.

2. UBICACIÓN GEOGRÁFICALatitud: 16 ° 08 'Longitud: 69 ° 04 '


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Altitud: 3815 msnm

CopacabanaLocalización de Copacabana en Bolivia

16°9′58.58″S 69°5′10″OCoordenadas: 16°9′58.58″S 69°5′10″O (mapa)

Entidad Ciudad y municipio

• País Bolivia • Departamento La Paz • Provincia Manco Kapac

Superficie

• Total 1,5 km²

• Tierra 1,5 km² • Agua 0 km²

Población (2010)1

• Total 3 000 hab. • Densidad 2 000 hab/km²

TruchaTruchas (desambiguación).


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Trucha marrón (Salmo trutta).

Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss).Las truchas son peces de la subfamilia Salmoninae, dentro de la familia de los salmónidos; el nombre se usa específicamente para peces de tresgéneros de dicha subfamilia: Salmo, que incluye las especies del Atlántico, Oncorhynchus, que incluye las especies del Pacífico, y Salvelinus.CaracterísticasLas truchas se encuentran normalmente en aguas frías y limpias de ríos y lagos distribuidos a lo largo de Norteamérica, el norte de Asia y Europa. Varias especies de trucha fueron introducidas en el siglo XIX en la Patagonia. También han sido introducidas en Australia y Nueva Zelanda, además de los Andes venezolanos y Perú, por pescadores aficionados, desplazando a los peces autóctonos.Las aletas de las truchas carecen de espinas, y todas las especies tienen una pequeña aleta adiposa en el lomo, cerca de la cola. Las poblaciones aisladas presentan diferencias morfológicas. Sin embargo, muchos de estos grupos no muestran divergencias genéticas significativas, por lo que losictiólogos los consideran como simples variedades de un número de especies mucho menor. La trucha del oeste de los Estados Unidos es un buen ejemplo de esto. La trucha Brook o marrón, la aurora y la extinta trucha plateada tienen características físicas y de coloración que permiten distinguirlas fácilmente; el análisis genético muestra, sin embargo, que se trata de una única especie: Salvelinus fontinalis.HábitatLa mayoría de las truchas sólo se encuentran en agua dulce, pero unas pocas, como la cabeza de acero (o steelhead, en inglés) (Oncorhynchus mykiss) —que es la misma especie que la trucha arcoíris— pasan su vida adulta en el océano y vuelven, para desovar, al río donde nacieron. Este fenómeno recibe el nombre de reproducción anádroma y se observa también en el salmón, así como en la trucha común europea (Salmo trutta), algunas de cuyas poblaciones pasan parte de su vida en el mar, volviendo al río a desovar. A estas últimas se les denomina Salmo trutta morfo trutta (reo es su nombre común en España), mientras que a las poblaciones que pasan íntegramente su vida en el río se las conoce como Salmo trutta morfo fario (o trucha común).AlimentaciónLas truchas generalmente se alimentan de invertebrados blandos como las lombrices, o de insectos y crustáceos, aunque las especies más grandes de trucha, como la marrón o café, depredan sobre otros peces.Pesca deportiva


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Pesca de la trucha. Pintura de George Luks(1867–1933). Museo de Delaware en Wilmington.

Las truchas tienen el cuerpo lleno de espinas, pero su carne es muy sabrosa. Además, luchan tenazmente cuando se las pesca con caña, por lo que son muy cotizadas para la pesca deportiva. Por su popularidad son criadas a menudo en piscifactorías y posteriormente reintroducidas en ríos, lagos y pantanos, para su pesca.Los principales métodos de captura involucran el uso de mosca o cucharilla, así como la lombriz de tierra y otros señuelos artificiales. Hay otros cebos muy apreciados por las truchas, como las larvas, aunque en España está especialmente prohibido en ríos trucheros el uso de larvas de animales, con sanciones económicas importantes. También existen limitaciones en el cupo de truchas capturadas, variable en función de su hábitat, de si han sido repobladas o son autóctonas y del tipo de coto. En pantanos o cotos repoblados específicamente para el uso deportivo, el cupo es mayor y lo marca el propio coto. En aguas libres el cupo es bastante menor. Hay una medida mínima del pez para su captura, de obligado cumplimiento, para evitar la muerte de animales inmaduros.En Venezuela, la temporada de pesca se inicia el 16 de marzo y culmina el 30 de septiembre, previa obtención del permiso de pesca deportiva expedido por el Ministerio del Poder Popular para la Agricultura y Tierra, Instituto Nacional de la Pesca y Acuicultura, considerándose el tamaño mínimo de captura de 25 cm.EspeciesEntre las especies de truchas más importantes se encuentran: la trucha marrón (Salmo trutta), también llamada en España “trucha común” por ser la autóctona del país, la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss), la trucha dorada (Oncorhynchus aguabonita), la trucha degollada “Lahontan” (Oncorhynchus clarkii henshawi) y la trucha degollada “Bonneville” (Oncorhynchus clarkii clarkii). La siguiente es una lista más amplia de géneros y especies de truchas:

• Salmo, los salmones y truchas del Atlántico y del “Viejo Mundo”; son peces marinos y de agua dulce.

• Oncorhynchus, los salmones y truchas del Pacífico; son peces marinos y de agua dulce.• Salmo trutta, la trucha común, trucha marrón o reo; es la trucha más común de la familia de

los salmónidos.• Oncorhynchus mykiss, la trucha arcoíris; es un pez eurihalino (de agua dulce y de mar).• Salvelinus fontinalis, la trucha fontinalis o trucha de arroyo; es originaria de Norteamérica.• Salvelinus alpinus, la trucha alpina o trucha ártica; es un pez anádromo.• Salmo platycephalus, la trucha de Turquía; es un pez de agua dulce.• Salmo cettii, la trucha del mar Tirreno; es un pez de agua dulce (distribuido por las cuencas

hidrográficas de los ríos cercanos al mar Tirreno).• Salmo marmoratus, la trucha marmorata o trucha de mármol; es un pez eurihalino (de agua dulce y

de mar).• Salmo letnica, la trucha de Ohrid; es un pez que se encuentra en la República de

Macedonia y Albania.• Salmo trutta fario, la trucha fario; es un pez eurihalino (de agua dulce y de mar).• Salmo obtusirostris, la trucha adriática; es un pez de agua dulce.• Salmo ischchan, la trucha del lago Sevan; es un pez de agua dulce.• Acantholingua ohridana, la trucha albanesa; es un pez eurihalino (de agua dulce y de mar), y la

única especie del género Acantholingua.Usos culinarios


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La trucha es el menos graso de los pescados azules (con sólo un 3% de grasa) y contiene ácidos grasos omega 3.

• En la cocina española la trucha se consume, fresca, a la plancha, “a la Navarra” y al horno; y en conserva puede encontrarse como trucha en escabeche.

• En la cocina venezolana (principalmente en la zona andina) la trucha se considera plato típico y presenta diversas variables en su preparación.

• En el Perú la trucha es también muy apreciada. Su carne forma parte de los platos típicos de la zona andina. Y en la costa su alto consumo obedece fundamentalmente a la introducción hecha a través de las denominadas “piscigranjas” o criaderos. Se consume escabechada o la plancha e, incluso, ha sido utilizada para la preparación del popular cebiche.

Propiedades del producto a conservar TEMPERATURA DEL PROYECTO

MERCANCÍATEMP. DE

ALMACENAMIENTO

VIDA DE ALMACENAMIENTO

APROXIMADA

PTO MEDIO DE CONGELACIÓN

TRUCHA -1º C 1 a 5 semanas -2.2

b) TEMPERATURA DE LA REGION DE COPACABANA

REGIÓNTEMPERATURA

MÁXIMA (°C)TEMPERATURA

MEDIA (°C)TEMPERATURA

MÍNIMA (°C)HUMEDAD

RELATIVA (%)La Paz -

Copacabana13.7 7.95 2.2 53

3. DATOS DEL PRODUCTO.-• Vida de almacenamiento 1 a 5 semanas aproximadamente.

•

• Humedad de la trucha 63 %4. DIMENCIONES DE LA CAJA DE TRUCHA


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5. DIMENCIONAMIENTO DE LA CAMARA


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6. CALCULO ATRAVES DEL PISO TECHO Y PAREDESEste cálculo se realiza para determinar la cantidad de calor que se transfiere por medio del proceso de conducción.

7. CALCULO DE ÁREAS:


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8. CALCULANDO EL COEFICIENTE PELICULARES DEL AIRE DE SUPERFICIE:La velocidad del viento es de 10.8 (Km/h) en la ciudad de Viacha.

• Distribución de las capas en la pared:


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• Reemplazando los datos en la ecuación del coeficiente global:


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9. CALCULO DE CALOR DEBIDO A EL TECHO:• Análisis de la conductividad y la Distribución del material en el Techo:

MATERIAL K (Kcal/ h m O C) Espesor (m)Plancha 0.015 0.002Corcho 0.037 0.010Lana de vidrio 0.036 0.090

• Reemplazando los datos en la ecuación del coeficiente global:

=⇒=

+++++=

+++++=

Cu

u

u

fk

x

k

x

k

x

fu

O

O

2

13

3

2

2

1

1

hm

Kcal 3045.028.3

152.3

1

036.0

09.0

037.0

010.0

015.0

002.0

57.10

11

111

• Cálculo del área del Techo:


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10. CALCULO DE CALOR DEBIDO AL PISOMATERIALES UTILIZADOS EN EL PISO.- Para el piso de la cámara frigorífica se utilizaran los siguientes materiales:


X 3

X 2

X 1

CONSTITUCIÓN DEL PISO

X 1 =EmpedradoX 2 =HormigonX 3 =Arena fina+cemento PulidoX 4 =Cemento

X 4

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• Análisis de la conductividad y la Distribución del material en el Techo:

11. CÁLCULO DE CALOR DEBIDO A LOS OCUPANTES:CONTRIBUCIÓN DE CARGA POR OCUPANTES.- En actividades de trabajo pesado el cuerpo humano libera también humedad en el proceso de respiración. Por lo tanto, en un local refrigerado el cuerpo humano constituye una carga de enfriamiento de los ocupantes.Se estima para fines de calculo la permanencia de 5 personas en el lapso de una hora.Pérdida de Calor del cuerpo humano


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12. CÁLCULO DE CALOR DEBIDO A EQUIPOS ELÉCTRICOS:CONTRIBUCIÓN DE CARGA DEBIDO A EQUIPOS ELÉCTRICOS.- Todo equipo eléctrico instalado al interior de la cámara frigorífica; ya sean motores eléctricos, de ventilación, luces y aparatos, contribuyen a la carga de enfriamiento.

13. CALCULO DE CALOR DEBIDO A INFILTRACIÓN La carga por infiltración es debido al aire que ingresa al interior de la cámara por medio de la apertura de puertas o por las grietas que podrían existir alrededor de la puerta.


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14. CALCULO DE CALOR DEBIDO A LA VENTILACIÓN


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15. CALCULO DEBIDO A CARGA LATENTE


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Finalmente16. LA CARGA TOTAL DE ENFRIAMIENTO TOTAL


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Nº FUENTE CARGA SENSIBLE (Kcal/h)

CARGA LATENTE(Kcal/h)

1 Productos 2450 -2 Paredes, techos,

pisos577.45 -

3 Ventanas 0 -4 Ocupantes 250 -5 Infiltraciones 89.59 -6 Equipos eléctricos 89.06 -7 Ventilaciones 326.73 -8 Carga latente - 190.275

Total 3782.83 190.275

TonQh

KcalTon

xhKcalQ

TOTAL

TOTAL

32.1

3024

1105.3973

=

=

• Ciclo compresión de vapor Standard

CICLO STANDARD DE COMPRESIÓN R - 22


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17. MEJORAMIENTO DEL CICLO.- Para mejorar el ciclo entonces usamos un

ER:


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Caudal volumétrico


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Caudal Volumétrico total:

18. DETERMINACIÓN DE T2:Temperatura en punto “4” = 40ºC (salida Compresión alta)Temperatura en punto “2” = 20ºC (salida Compresión baja)

19. CALCULO PARA EL CONDENSADORDeterminación para cálculo, la longitud de los tubos.1º Determinamos la transmisión de calor del condesandor “Qc”

=

=

=

h

KcalQ

Q

QSi

hTon

KcalTonQ

C

A

RC

68.4949

24.1:24.1·min

60·min·

4.50]·[32.1

Calculo del coeficiente de condensaciónSi las propiedades del refrigerante 22 a 30ºC son:


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11.39

234343432

·8244.0229.025.32

3.167.133097.4742.15

][10161027.123.1292

6º·

088.0

32

83

=++++++++=

==

=−=

=−=−=∆

=

=

=

=

=

=

−

verticalesfilasN

hm

KgCentipoise

kg

Kcalhhh

TTTkg

Kcalh

kg

Kcalh

mxDh

mxg

m

KgC

AtablasSegúnCmh

KcalK

ffgfg

AmbCgf

f

f

µ

Despreciando la densidad del vapor

75.120215)·8244.0)·(1016·(11.3

25.32)·1027.1·()23.1292·()088.0(·725.0 0

4

1

3

823

0 =⇒

= − h

x

xh

Despreciando la resistencia del metalFactor de incrustación: Para tubos de Cobre y R22:

0001.01 =fh

Calculo de la velocidad del agua:


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Calculo de h:

( )

=

=

=

−

−

Cmh

Kcalh

xC

xR

CDV

D

RCh

i

i

·º·86.3757

2.5·81.2

1000)·1014·33.2561··

1014

535.0·0264.0

··

···

3

4.0

8.03

3

4.08.0µ

µρ

Calculo de la superficie necesaria

oi

o

fi

oo

oo

f

doo

i

ooro

hA

A

hA

A

RA

XA

hVSi

hD

D

LD

LD

A

A

+++=

======

1

11

11:

0001.01

2;9.11ππ

Eliminando el 2do termino igual a 0:

ii

o

if

o

ooii

o

if

o

oo Dh

D

Dh

D

hVLDh

LD

LDh

LD

hV++=⇒++= 1111

ππ

ππ

Reemplazando:


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=

=++=

Cmh

KcalV

Vo

·º·59.711

0014.068.4949

19.1)0001.0(9.1

75.1202

11

20

20. CALCULO DE MLDT:

21. CALCULO DE LONGITUD DE LOS TUBOS:

][85.2

9.1·])[·1014(·28

][66.63

2

mrcondensadodelLongitud

razónmxtubos

mLongitud

=

= − π

22. CALCULO PARA EL EVAPORADORPara realizar el cálculo del elevador se debe tomar en cuenta que en la cámara frigorífica se va a almacenar 5000 Kg de trucha. Con los datos técnicos obtenidos del cálculo del evaporador se seleccionara el tipo que convenga de los catálogos de los fabricantes especializados que nos ofertan en el mercado local.El evaporador por el tipo de construcción, debe ser de expansión directa y ventilación forzada, provisto de aletas y considerados de más alto rendimiento.1 ro determinar la transmisión de calor por el evaporador


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Igualando los calores:


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Reemplazando y despejando:

][634.7

º·8149.3]·)[016.0(·)]º10(1[

56.3991

·····

··

2

0

0

mL

Cmh

KcalmC

h

Kcal

L

DTU

QL

TU

QDL

TU

QA

TAUQ

e

e

=⇒

−−−

=

∆=→

∆=→

∆=

∆=

π

ππ


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Conclusiones y recomendaciones CONCLUSIONES.- Para la realización de este proyecto se tomaron en cuenta la mayor parte de los detalles posibles para obtener datos lo más precisos para la construcción del proyecto y por consiguiente reducir los costos.Podríamos concluir diciendo que todo los datos calculados se hallan calculados según las formulas de la bibliografía que se indica y algunos datos fueron extractados de tablas de la misma bibliografía.RECOMENDACIÓN Se recomienda que para el condensador utilice aletas, para que sea más eficiente la transmisión de calor y también reduce los costos STOCKER “refrigeración y aire acondicionado”Manual de práctica de refrigeración Internet www.infopesca.com.bo

Bibliografía1. Havrella Rymond: Fundamentos de calefacción, ventilación y acondicionamiento del aire.2. Stoeker: Refrigeración y aire acondicionado.3. Hernández Goribar Eduardo: Fundamentos de refrigeración y aire acondicionado

Autor:Pedro Mendez [email protected]


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