BALCANCE DE ENERGÍA (CONSERVERA)

BALCANCE DE ENERGÍA

1. BALANCE DE ENERGÍA EN COCINAS

Para este caso la planta tiene 3 cocinas por lo que el calor total será la suma de ellas.

𝑄𝑐𝑜𝑐𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 = 𝑄𝑐1 + 𝑄𝑐2

• Hallando Qc1:

Datos de producción

𝑄𝑐1 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 … … … … (𝛼)

Donde:

Q1 : Calor absorbido por el pescado

Q2 : Calor disipado al ambiente

Q3 : Calor absorbido por el carro y canastillas

Q4 : Calor absorbido por el cocinador estático

- Calor Absorbido por el pescado

𝑄1 = 𝑀𝑚𝑝 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) ………………………….(1)

Mmp : masa del pescado (1837.43Kg)

Cp : Calor específico del pescado (0.8783 Kcal/Kg°C)

(T2-T1): Variación de temperatura (100°C-18°C = 82°C)

Dimensiones Alto 1.5 m

Largo 5.43 m Ancho 1.19 m

espesor 0.25 pulg Atotal = 32.7834 m2

N° carros 7 Kg/carro 262.49 Kg

carga 1837.43 Kg

En ecuación (1):

Q1 = (1837.43kg)(0.8783Kcal/kg°C)(82 °C)

Q1 = 132332.811 Kcal

- Calor disipado al ambiente

𝑄2 = 𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 + 𝑄𝑠𝑢𝑝 + 𝑄𝑏𝑎𝑗𝑜 …………………(2)

Qvert : Calor disipado por la sección vertical de la cocina. Qsup : Calor disipado por la sección superior de la cocina. Qbajo : Calor disipado por la sección inferior de la cocina.

- Determinando Calor disipado por la sección vertical de la cocina

𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 ∗ 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑡 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … … … … (3) Uvert : Coeficiente total vertical de transferencia de calor de la cocina. Avert : Área vertical de la cocina (19.86m2). Ti : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura exterior de la plancha (80.5°C = 353.65°C). T0 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Hallando Uvert

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 1𝑒𝐾𝑎 + 1

(ℎ𝑣𝑒𝑟𝑡0+ℎ𝑟𝑎𝑑0) … … … … … … . (4)

Datos:

e = 0.00635 m

Ka = 57 w/m°C

Ti = 100 °C

T1 = 80.5 °C

T0 = 25 °C ε = 0.94

Para el hvert0 y hrad0 usamos las siguientes ecuaciones:

ℎ𝑣𝑒𝑟𝑡0 = 1.8(∆𝑇)0.25 = 1.8(80.5− 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑣𝑒𝑟𝑡0 = 4.913 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 𝜀 ∗ 5.676 �� 𝑇𝑖100�

4− � 𝑇0100�

4

𝑇𝑖 − 𝑇0�

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 0.94 ∗ 5.676 ��353.65

100 �4− �298.15

100 �4

353.65− 298.15�𝑊

𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 7.4408 𝑊𝑚2°𝐶

Reemplazando los valores en Ecuación (4):

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 10.00635𝑚57 𝑤𝑚°𝐶

+ 1(4.913+7.4408) 𝑤

𝑚2°𝐶

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 12.3368𝑊

𝑚2°𝐶


𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 12.3368 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 19.86𝑚2 ∗ (100 − 25)°𝐶

𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 18375.7063 𝑊

Como el proceso de cocinado dura 40min tenemos

𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 10525.4642 𝐾𝑐𝑎𝑙

Determinando Calor disipado por la sección superior de la cocina

𝑄𝑠𝑢𝑝 = 𝑈𝑠𝑢𝑝 ∗ 𝐴𝑠𝑢𝑝 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … … … … (5) Usup : Coeficiente total superior de transferencia de calor de la cocina. Asup : Área superior de la cocina (6.4617m2). Ti : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura exterior de la plancha (80.5°C = 353.65°C). T0 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Hallando Usup

𝑈𝑠𝑢𝑝 = 1𝑒𝐾𝑎 + 1

(ℎ𝑠𝑢𝑝0+ℎ𝑟𝑎𝑑0) … … … … … … . (6)

Datos:

e = 0.00635 m

Ka = 57 w/m°C

Ti = 100 °C

T1 = 80.5 °C

T0 = 25 °C ε = 0.94

Para el hsup0 y hrad0 usamos las siguientes ecuaciones:

ℎ𝑠𝑢𝑝0 = 2.4(∆𝑇)0.25 = 2.4(80.5 − 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑠𝑢𝑝 = 6.5507𝑊

𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 7.4408 𝑊

𝑚2°𝐶


𝑈𝑠𝑢𝑝 = 10.00635𝑚57 𝑤𝑚°𝐶

+ 1(6.5507+7.4408) 𝑤

𝑚2°𝐶

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 13.9697𝑊

𝑚2°𝐶


𝑄𝑠𝑢𝑝 = 13.9697 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 6.4617𝑚2 ∗ (100 − 25)°𝐶

𝑄𝑠𝑢𝑝 = 6770.0987 𝑊


𝑸𝒔𝒖𝒑 = 𝟑𝟖𝟕𝟕.𝟖𝟔𝟎𝟖 𝑲𝒄𝒂𝒍

Determinando Calor disipado por la sección inferior de la cocina

𝑄𝑖𝑛𝑓 = 𝑈𝑖𝑛𝑓 ∗ 𝐴𝑖𝑛𝑓 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … … … … (7) Uinf : Coeficiente total inferior de transferencia de calor de la cocina. Ainf : Área inferior de la cocina (6.4617m2). Ti : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura exterior de la plancha (80.5°C = 353.65°C). T0 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Hallando Uinf

𝑈𝑖𝑛𝑓 = 1𝑒𝐾𝑎 + 1

(ℎ𝑖𝑛𝑓0+ℎ𝑟𝑎𝑑0) … … … … … … . (8)

Datos:

e = 0.00635 m

Ka = 57 w/m°C

Ti = 100 °C

T1 = 80.5 °C

T0 = 25 °C ε = 0.94

Para el hinf0 y hrad0 usamos las siguientes ecuaciones:

ℎ𝑖𝑛𝑓0 = 1.3(∆𝑇)0.25 = 1.3(80.5− 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

𝒉𝒊𝒏𝒇𝟎 = 𝟑.𝟓𝟒𝟖𝟑𝑾

𝒎𝟐°𝑪

𝒉𝒓𝒂𝒅𝟎 = 𝟕.𝟒𝟒𝟎𝟖 𝑾

𝒎𝟐°𝑪


𝑈𝑖𝑛𝑓 = 10.00635𝑚57 𝑤𝑚°𝐶

+ 1(3.5483+7.4408) 𝑤

𝑚2°𝐶

𝑼𝒊𝒏𝒇 = 𝟏𝟎.𝟗𝟕𝟓𝟕𝑾

𝒎𝟐°𝑪


𝑄𝑖𝑛𝑓 = 10.9757 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 6.4617𝑚2 ∗ (100 − 25)°𝐶

𝑄𝑖𝑛𝑓 = 5319.1026 𝑊


𝑸𝒊𝒏𝒇 = 𝟑𝟎𝟒𝟔.𝟕𝟒𝟏𝟒 𝑲𝒄𝒂𝒍

Reemplazando cada valor en la ecuación (2)

𝑄2 = (10525.4642 + 3877.8608 + 3046.7417)𝐾𝑐𝑎𝑙

𝑄2 = 17450.0664 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor absorbido por el carro y canastillas

𝑄3 = 𝑄𝑐𝑎𝑟 + 𝑄𝑐𝑎𝑛 ………………(9) Donde: Qcar: calor absorbido por los carros del cocinador estático. Qcan: calor absorbido por las canastillas del carro del cocinador estático. Hallando Qcar

𝑄𝑐𝑎𝑟 = 𝑀𝑐𝑎𝑟 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1)

Mcar : Masa de los carros del cocinador (700Kg) . Cp : Capacidad calorífica del material del caro (Cp=0.1079Kcal/Kg°C)

T2 : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Q1 = (700kg)( 0.1079Kcal/kg°C)(75 °C)

Q1 = 5664.75 Kcal

Hallando Qcan

𝑄𝑐𝑎𝑛 = 𝑀𝑐𝑎𝑛 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1)

Mcan : Masa de las canastillas de los carros del cocinador (416.57Kg) . Cp : Capacidad calorífica del material del caro (Cp=0.1217Kcal/Kg°C)


Q1 = (416.57kg)( 0.1217Kcal/kg°C)(75 °C)

Q1 = 3802.2427 Kcal Reemplazando en la ecuación (9) 𝑄3 = (5664.75 + 3802.2427)𝐾𝑐𝑎𝑙

𝑄3 = 9466.9927 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor absorbido por el cocinador estático

𝑄4 = 𝑀𝑐𝑜𝑐𝑖𝑛𝑎𝐶𝑝(𝑇2 − 𝑇1)…………(9) Donde: Mcocina : Masa del cocinador estático.

Cp : Capacidad calorífica del material del caro (Cp=0.1098Kcal/Kg°C) T2 : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Determinando Mcar 𝑉𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 = 32.7834𝑚2(0.00635𝑚) = 0.2082𝑚3

𝑀𝑐𝑎𝑟 = 0.2082𝑚3 �7849 𝐾𝑔𝑚3� ≫ 𝑀𝑐𝑎𝑟 = 1633.9624𝐾𝑔

Q4 = 1633.9624Kg. 0.1098 KcalKg°C

(100 − 25)°C

Q4 = 14352.7253 Kcal

Reemplazando todos los valores en (α)

𝑄𝑐1 = (132332.811 + 17450.0664 + 9466.9927 + 14352.7253)𝐾𝐶𝑎𝑙

𝑄𝑐1 = 173602.595 𝐾𝐶𝑎𝑙

ρmaterial 7849Kg/m3

Espesor 0.00635m

• Hallando Qc2:

Datos de producción

𝑄𝑐2 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 … … … … (𝛼)

Donde:

Q1 : Calor absorbido por el pescado

Q2 : Calor disipado al ambiente

Q3 : Calor absorbido por el carro y canastillas

Q4 : Calor absorbido por el cocinador estático

- Calor Absorbido por el pescado

𝑄1 = 𝑀𝑚𝑝 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) ………………………….(1)

Mmp : masa del pescado (2100Kg)

Cp : Calor específico del pescado (0.8783 Kcal/Kg°C)

(T2-T1): Variación de temperatura (100°C-18°C = 82°C)

En ecuación (1):

Q1 = (2100kg)(0.8783Kcal/kg°C)(82 °C)

Q1 = 151243.26 Kcal

Dimensiones Alto 1.518 m

Largo 6.215 m Ancho 1.01 m

espesor 0.25 pulg Atotal = 34.4894 m2

N° carros 8 Kg/carro 262.49 Kg

carga 2100 Kg

- Calor disipado al ambiente

𝑄2 = 𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 + 𝑄𝑠𝑢𝑝 + 𝑄𝑏𝑎𝑗𝑜 …………………(2)

Qvert : Calor disipado por la sección vertical de la cocina. Qsup : Calor disipado por la sección superior de la cocina. Qbajo : Calor disipado por la sección inferior de la cocina.

- Determinando Calor disipado por la sección vertical de la cocina

𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 ∗ 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑡 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … … … … (3) Uvert : Coeficiente total vertical de transferencia de calor de la cocina. Avert : Área vertical de la cocina (21.9351m2). Ti : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura exterior de la plancha (80.5°C = 353.65°C). T0 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Hallando Uvert

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 1𝑒𝐾𝑎 + 1

(ℎ𝑣𝑒𝑟𝑡0+ℎ𝑟𝑎𝑑0) … … … … … … . (4)

Datos:

e = 0.00635 m

Ka = 57 w/m°C

Ti = 100 °C

T1 = 80.5 °C

T0 = 25 °C ε = 0.94

Para el hvert0 y hrad0 usamos las siguientes ecuaciones:

ℎ𝑣𝑒𝑟𝑡0 = 1.8(∆𝑇)0.25 = 1.8(80.5− 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑣𝑒𝑟𝑡0 = 4.913 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 𝜀 ∗ 5.676 �� 𝑇𝑖100�

4− � 𝑇0100�

4

𝑇𝑖 − 𝑇0�

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 0.94 ∗ 5.676 ��353.65

100 �4− �298.15

100 �4

353.65− 298.15�𝑊

𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 7.4408 𝑊𝑚2°𝐶


𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 10.00635𝑚57 𝑤𝑚°𝐶

+ 1(4.913+7.4408) 𝑤

𝑚2°𝐶

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 12.3368𝑊

𝑚2°𝐶


𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 12.3368 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 21.9351𝑚2 ∗ (100 − 25)°𝐶

𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 20295.7178 𝑊


𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡 = 11625.2321 𝐾𝑐𝑎𝑙

Determinando Calor disipado por la sección superior de la cocina

𝑄𝑠𝑢𝑝 = 𝑈𝑠𝑢𝑝 ∗ 𝐴𝑠𝑢𝑝 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … … … … (5) Usup : Coeficiente total superior de transferencia de calor de la cocina. Asup : Área superior de la cocina (6.2772m2). Ti : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura exterior de la plancha (80.5°C = 353.65°C). T0 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Hallando Usup

𝑈𝑠𝑢𝑝 = 1𝑒𝐾𝑎 + 1

(ℎ𝑠𝑢𝑝0+ℎ𝑟𝑎𝑑0) … … … … … … . (6)

Datos:

e = 0.00635 m

Ka = 57 w/m°C

Ti = 100 °C

T1 = 80.5 °C

T0 = 25 °C ε = 0.94

Para el hsup0 y hrad0 usamos las siguientes ecuaciones:

ℎ𝑠𝑢𝑝0 = 2.4(∆𝑇)0.25 = 2.4(80.5 − 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑠𝑢𝑝 = 6.5507𝑊

𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 7.4408 𝑊

𝑚2°𝐶


𝑈𝑠𝑢𝑝 = 10.00635𝑚57 𝑤𝑚°𝐶

+ 1(6.5507+7.4408) 𝑤

𝑚2°𝐶

𝑈𝑣𝑒𝑟𝑡 = 13.9697𝑊

𝑚2°𝐶


𝑄𝑠𝑢𝑝 = 13.9697 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 6.2772𝑚2 ∗ (100 − 25)°𝐶

𝑄𝑠𝑢𝑝 = 6576.7406 𝑊


𝑸𝒔𝒖𝒑 = 𝟑𝟕𝟔𝟕.𝟏𝟎𝟔𝟖 𝑲𝒄𝒂𝒍

Determinando Calor disipado por la sección inferior de la cocina

𝑄𝑖𝑛𝑓 = 𝑈𝑖𝑛𝑓 ∗ 𝐴𝑖𝑛𝑓 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … … … … (7) Uinf : Coeficiente total inferior de transferencia de calor de la cocina. Ainf : Área inferior de la cocina (6.2772m2). Ti : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura exterior de la plancha (80.5°C = 353.65°C). T0 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Hallando Uinf

𝑈𝑖𝑛𝑓 = 1𝑒𝐾𝑎 + 1

(ℎ𝑖𝑛𝑓0+ℎ𝑟𝑎𝑑0) … … … … … … . (8)

Datos:

e = 0.00635 m

Ka = 57 w/m°C

Ti = 100 °C

T1 = 80.5 °C

T0 = 25 °C ε = 0.94

Para el hinf0 y hrad0 usamos las siguientes ecuaciones:

ℎ𝑖𝑛𝑓0 = 1.3(∆𝑇)0.25 = 1.3(80.5− 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

𝒉𝒊𝒏𝒇𝟎 = 𝟑.𝟓𝟒𝟖𝟑𝑾

𝒎𝟐°𝑪

𝒉𝒓𝒂𝒅𝟎 = 𝟕.𝟒𝟒𝟎𝟖 𝑾

𝒎𝟐°𝑪


𝑈𝑖𝑛𝑓 = 10.00635𝑚57 𝑤𝑚°𝐶

+ 1(3.5483+7.4408) 𝑤

𝑚2°𝐶

𝑼𝒊𝒏𝒇 = 𝟏𝟎.𝟗𝟕𝟓𝟕𝑾

𝒎𝟐°𝑪


𝑄𝑖𝑛𝑓 = 10.9757 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 6.4617𝑚2 ∗ (100 − 25)°𝐶

𝑄𝑖𝑛𝑓 = 5167.1859


𝑸𝒊𝒏𝒇 = 𝟐𝟗𝟓𝟗.𝟕𝟐𝟒𝟔 𝑲𝒄𝒂𝒍

Reemplazando cada valor en la ecuación (2)

𝑄2 = (11625.2321 + 3767.1068 + 1959.7246)𝐾𝑐𝑎𝑙

𝑄2 = 18352.0635 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor absorbido por el carro y canastillas

𝑄3 = 𝑄𝑐𝑎𝑟 + 𝑄𝑐𝑎𝑛 ………………(9) Donde: Qcar: calor absorbido por los carros del cocinador estático. Qcan: calor absorbido por las canastillas del carro del cocinador estático. Hallando Qcar

𝑄𝑐𝑎𝑟 = 𝑀𝑐𝑎𝑟 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1)

Mcar : Masa de los carros del cocinador (700Kg) . Cp : Capacidad calorífica del material del caro (Cp=0.1079Kcal/Kg°C)


Q1 = (700kg)( 0.1079Kcal/kg°C)(75 °C)

Q1 = 5664.75 Kcal

Hallando Qcan

𝑄𝑐𝑎𝑛 = 𝑀𝑐𝑎𝑛 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1)

Mcan : Masa de las canastillas de los carros del cocinador (416.57Kg) . Cp : Capacidad calorífica del material del caro (Cp=0.1217Kcal/Kg°C)


Q1 = (416.57kg)( 0.1217Kcal/kg°C)(75 °C)

Q1 = 3802.2427 Kcal Reemplazando en la ecuación (9) 𝑄3 = (5664.75 + 3802.2427)𝐾𝑐𝑎𝑙

𝑄3 = 9466.9927 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor absorbido por el cocinador estático

𝑄4 = 𝑀𝑐𝑜𝑐𝑖𝑛𝑎𝐶𝑝(𝑇2 − 𝑇1)…………(9) Donde: Mcocina : Masa del cocinador estático.

Cp : Capacidad calorífica del material del caro (Cp=0.1098Kcal/Kg°C) T2 : Temperatura interior de la cocina (100°C = 373.15°K). T1 : Temperatura ambiente (25°C = 298.15°K).

Determinando Mcar 𝑉𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 = 32.7834𝑚2(0.00635𝑚) = 0.2082𝑚3

𝑀𝑐𝑎𝑟 = 0.2082𝑚3 �7849 𝐾𝑔𝑚3� ≫ 𝑀𝑐𝑎𝑟 = 1633.9624𝐾𝑔

Q4 = 1633.9624Kg. 0.1098 KcalKg°C

(100 − 25)°C

Q4 = 14352.7253 Kcal

Reemplazando todos los valores en (α)

𝑄𝑐2 = (132332.811 + 17450.0664 + 9466.9927 + 14352.7253)𝐾𝐶𝑎𝑙

𝑄𝑐2 = 173602.595 𝐾𝐶𝑎𝑙

ρmaterial 7849Kg/m3

Espesor 0.00635m

2. BALANCE DE ENERGIA EN AUTOCLAVES

En la planta tenemos 3 autoclaves por lo tanto

𝑄𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑜 = 𝑄𝑡1 + 𝑄𝑡2 + 𝑄𝑡3…………….. (1)

Dónde: Q t1 : Calor usado por el autoclave 1. Q t2 : Calor usado por el autoclave 2. Q t3 : Calor usado por el autoclave 3. Datos de equipo

- Determinando el calor necesario para el autoclave 1 Dónde:

𝑄𝑡1 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5 + 𝑄6 … … … . (2) Q 1 = Calor en el grate

Q 2 = calor en el líquido de gobierno Q 3 = Calor en la lata Q 4 = Calor disipado al ambiente Q 5 = Calor absorbido por el autoclave Q 6 = Calor absorbido por carros

- Determinando Calor absorbido por el grate (Q1) 𝑄1 = 𝑀𝑚𝑝 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) … … … …(3)

Donde:

Mmp : masa del pescado (715Kg) Cp : Calor específico del grate (0.8872 Kcal/Kg°C) T1 : Temperatura de entrada de las latas (66°C) T2 : Temperatura del proceso de esterilizado (115.6°C).

N° carros 5 N° latas/carro 1300 Diametro int. 0.914m

espesor plancha ¼ pulg. espesor aislante 0.029m

largo = 5.735m

T1 = 25°C

T2 = 115.6°C

Reemplazado en la ecuación (3)

𝑄1 = 715Kg ∗ 0.8872KCalKg°C

(115.6− 66)°C

𝑄1 = 31463.6608 𝐾𝐶𝑎𝑙

- Determinando Calor absorbido por el líquido de gobierno(Q2) 𝑄2 = 𝑀𝑙𝑖𝑞 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) … … … …(4)

Donde:

Mliq : masa del líquido de gobierno (396.5Kg) Cp : Calor específico del grate (1Kcal/Kg°C) T1 : Temperatura de entrada de las latas (66°C) T2 : Temperatura del proceso de esterilizado (115.6°C).


𝑄2 = 396.5 Kg ∗ 1.0KCalKg°C

(115.6− 66)°C

𝑄2 = 19666.4 𝐾𝐶𝑎𝑙

- Determinando Calor absorbido por el envase (Q3) 𝑄2 = 𝑀𝑒𝑛𝑣 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) … … … …(5)

Donde:

Menv : masa del envase (221Kg) Cp : Calor específico del grate (0.096Kcal/Kg°C) T1 : Temperatura de entrada de las latas (66°C) T2 : Temperatura del proceso de esterilizado (115.6°C).


𝑄3 = 221 Kg ∗ 0.096KCalKg°C

(115.6− 66)°C

𝑄3 = 1052.3136 𝐾𝐶𝑎𝑙

- Determinando el calor disipado al medio ambiente (Q4)

Para determinar Q4dividimos en 3 secciones para el flujo calórico, las cuales son la parte cilíndrica, tapa y fondo. De los cuales se determinará el flujo calórico para cada una de estas secciones.

𝑄4 = 𝑄𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑎 + 𝑄𝑡𝑎𝑝𝑎 + 𝑄𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 … … … … … . (6)

• Parte Cilíndrica 𝑄𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝑈𝑐𝑖𝑙 ∗ 𝐴𝑐𝑖𝑙 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … (7)

Donde: Qcilindrico : calor disipado por la sección cilíndrica del autoclave. Ucil : Coeficiente global de transmisión de calor de la sección cilíndrica. Acil : Área media logarítmica de transmisión de calor de la sección cilíndrica

(17.1054m2). Ti : Temperatura interior del autoclave (Ti = 115.6°C=388.75°K) T0 : Temperatura ambiental (T = 25°C=298.15°K). Sección transversal del autoclave Donde :

Sección uso Material Espesor(m) A Material Fierro 0.00635 B Aislante Lana de vidrio 0.029 C Placa de protección Acero inoxidable 0.0005

Hallando Ucil

𝑈𝑐𝑖𝑙 =1

(𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶 + 𝑅0)𝐴𝑚𝑙… … … … . (8)

𝑅𝐴 =𝑒𝐴

𝑘𝐴 ∗ 𝐴𝑚𝑙𝐴=

0.00635𝑚

57 𝑊𝑚°𝐶 ∗ 16.5818𝑚2

≫ 𝑅𝐴 = 6.7184𝑋10−6°𝐶𝑊

𝑅𝐵 =𝑒𝐵

𝑘𝐵 ∗ 𝐴𝑚𝑙𝐵=

0.029𝑚

0.038 𝑊𝑚°𝐶 ∗ 17.2136𝑚2

≫ 𝑅𝐵 = 0.0443°𝐶𝑊

𝑅𝐶 =𝑒𝑐

𝑘𝐶 ∗ 𝐴𝑚𝑙𝐶=

0.0005𝑚

16.3 𝑊𝑚°𝐶 ∗ 17.7504𝑚2

≫ 𝑅𝐶 = 1.7281𝑋10−6°𝐶𝑊

Hallando R0 perdidas al ambiente:

𝑅0 =1

�ℎ0 + ℎ𝑟𝑎𝑑0� ∗ 𝐴3… … … (9)

ℎ0 = 1.32 ∗ �∆𝑇𝐷0�0.25

= 1.32 ∗ (44.3− 25

0.9857 )0.25 ≫ h0 = 2.7767W

m2°C

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 0.44 ∗ 5.676 ��317.45

100 �4− �298.15

100 �4

317.45− 298.15�𝑊

𝑚2°𝐶 ≫ ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 2.916W

m2°C

Reemplazando en la ecuación (9):

𝑅0 =1

(2.7767 + 2.916) 𝑊𝑚2°𝐶 ∗ 17.7594𝑚2

≫ 𝑅0 = 0.0099°𝐶𝑊


𝑈𝑐𝑖𝑙 = 1

(6.7184𝑋10−6+0.0443+1.7281𝑋10−6+0.0099)°𝐶𝑊∗(17.1054𝑚2)

𝑈𝑐𝑖𝑙 = 1.0779𝑊

𝑚2°𝐶


𝑄𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 = 1.0779𝑤

𝑚2°𝐶∗ 17.1054𝑚2 ∗ (115.6 − 25)°𝐶

𝑄𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 = 1.6705 𝐾𝑊 En un proceso que dura 90min:

𝑄𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2152.9516 𝐾𝑐𝑎𝑙

• Sección de la Tapa

h = 0.165 m

a = 0.457 m

Atapa = 0.741650 m2

𝑄𝑡𝑎𝑝𝑎 = 𝑈𝑡𝑎𝑝𝑎 ∗ 𝐴𝑡𝑎𝑝𝑎 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … (10)

Donde: Qcilindrico : calor disipado por la sección de la tapa del autoclave. Utapa : Coeficiente global de transmisión de calor de la sección de la tapa. Acil : Área de transmisión de calor de la sección de la tapa (0.7417m2). Ti : Temperatura interior del autoclave (Ti = 115.6°C=388.75°K) T0 : Temperatura ambiental (T = 25°C=298.15°K). Determinando Utapa

𝑈𝑡𝑎𝑝𝑎 =1

𝑒𝐴𝐾𝐴

+ 1(ℎ0 + ℎ𝑟𝑎𝑑0)

=1

0.00635𝑚57 𝑊

𝑚°𝐶+ 1

(5.2158 + 7.9975) 𝑊𝑚2°𝐶

𝑈𝑡𝑎𝑝𝑎 = 13.1939𝑊

𝑚2°𝐶

Reemplazando en la ecuación (10)

𝑄𝑡𝑎𝑝𝑎 = 13.1939𝑊

𝑚2°𝐶∗ 0.7417𝑚2 ∗ (115.6 − 25)°𝐶

𝑄𝑡𝑎𝑝𝑎 = 0.8865 𝐾𝑊 En un proceso de 90min:

𝑄𝑡𝑎𝑝𝑎 = 1142.561 𝐾𝑐𝑎𝑙

• Sección del Fondo

𝑄𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 𝑈𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 ∗ 𝐴𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) … … … … (11)

Donde: Qfonfo : calor disipado sección del fondo de la autoclave. Ufondo : Coeficiente global de transmisión de calor de la sección del fondo. Afondo : Área de transmisión de calor sección del fondo (1.4047m2). Ti : Temperatura interior del autoclave (Ti = 115.6°C=388.75°K) T0 : Temperatura ambiental (T = 25°C=298.15°K).

h = 0.251 m g = 0.5214 m r = 0.457 m

Afondo = 1.4047 m2

𝑄𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 1.0779𝑊

𝑚2°𝐶∗ 1.4047𝑚2 ∗ (115.6− 25)°𝐶

𝑄𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 137.1845 𝑊

En un proceso de 90min

𝑄𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 176.801 𝐾𝑐𝑎𝑙


𝑄4 = 3472.3236 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Determinando el Calor absorbido por el autoclave Q5

𝑄5 = 𝑀𝑎𝑢𝑡𝑜𝑐𝑙𝑎𝑣𝑒 ∗ 𝑐𝑝 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) Donde: Mautoclave : masa del autoclave (933.4302Kg). Cp : Calor específico del material (0.1098Kcal/Kg°C).

Ti : Temperatura interior del autoclave (Ti = 115.6°C=388.75°K). T0 : Temperatura ambiental (T = 20°C=293.15°K).

𝑄5 = 933.4302 𝐾𝑔 ∗ 0.1098 𝐾𝑐𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (115.6− 20)°𝐶

𝑄5 = 9798.1045 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Determinando el Calor absorbido por los carros del autoclave Q6

𝑄6 = 𝑀𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜𝑠 ∗ 𝑐𝑝 ∗ (𝑇𝑖 − 𝑇0) Donde: Mcarros : masa de los carros del autoclave (350Kg). Cp : Calor específico del material (0.1217 Kcal/Kg°C).

Ti : Temperatura interior del autoclave (Ti = 115.6°C=388.75°K). T0 : Temperatura ambiental (T = 20°C=293.15°K).

𝑄6 = 350 𝐾𝑔 ∗ 0.1217𝐾𝑐𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (115.6 − 20)°𝐶

𝑄6 = 3859.107 𝐾𝑐𝑎𝑙 Reemplazando en la Ecuación (2)

𝑄𝑡1 = 69311.9 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Determinando el calor necesario para el autoclave 2

Datos del equipo:

𝑄𝑡2 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5 + 𝑄6

Q 1 = Calor en el grate (31148.0312Kcal). Q 2 = calor en el líquido de gobierno (19666.4 Kcal). Q 3 = Calor en la lata (1052.3136Kcal). Q 4 = Calor disipado al ambiente (4392.292 Kcal). Q 5 = Calor absorbido por el autoclave (11555.1439Kcal). Q 6 = Calor absorbido por carros (3859.107Kcal).

𝑄𝑡2 = 71673.2878 𝐾𝐶𝑎𝑙

- Determinando el calor necesario para el autoclave 3

Este autoclave tiene las mismas dimensiones y parámetros de trabajo que el autoclave 1, por lo tanto

𝑄𝑡3 = 69311.9 𝐾𝐶𝑎𝑙


𝑄𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 210 297.09 𝐾𝐶𝑎

N° carros 5 N° latas/carro 1300 Diametro int. 1.04 m

espesor plancha 0.25 pulg largo 5.845 m

T1 25 °C

T2 115.6 °C

3. BALANCE DE ENERGIA EN EL EXAUSTOR

𝑸𝒆𝒙𝒂𝒖𝒔𝒕𝒊𝒏𝒈 = 𝑸𝟏 + 𝑸𝟐 + 𝑸𝟑 + 𝑸𝟒 … … … … (𝟏)

Donde:

Q1: Calor ganado por el equipo y tubos de vapor. Q2: Calor ganado por el grate y líquido de gobierno. Q3: Calor ganado por el envase. Q3: Calor disipado al ambiente.

- Calor ganado por el equipo y tubos de vapor.

𝑄1 = 𝑄𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 + 𝑄𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 … … … (2) Hallando Qequipo

𝑄𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 = 𝑀𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 ∗ 𝐶𝑝(𝑇2 − 𝑇1) Donde: Mexaustor: masa del exaustor (119.7Kg). Cp : Calor específico del material (0.1112Kcal/Kg°C).

T2 : Temperatura de proceso (Ti = 100°C=373.15°K). T1 : Temperatura ambiental (T = 20°C=293.15°K).

𝑄𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 = 119.7 𝐾𝑔 ∗ 0.1112𝐾𝑐𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (100 − 20)°𝐶

𝑄𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 = 1064.8686 𝐾𝑐𝑎𝑙

Hallando Qtubos

𝑄𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 = 𝑀𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 ∗ 𝐶𝑝(𝑇2 − 𝑇1) Donde: Mtubos: masa de los tubos (50.48Kg). Cp : Calor específico del material (0.1079Kcal/Kg°C).

T2 : Temperatura interior del vapor (Ti = 124°C) T1 : Temperatura ambiental (T = 20°C).

𝑄𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 = 50.48 𝐾𝑔 ∗ 0.1079 𝐾𝑐𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (124 − 20)°𝐶

𝑄𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 = 570.5395 𝐾𝑐𝑎𝑙

Reemplazando en (1)

𝑄1 = 1635.4081 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor ganado por el grate y líquido de gobierno

𝑸𝟐 = 𝑴𝒑𝒓𝒐𝒅𝑪𝒑(𝑻𝟐 − 𝑻𝟏) … … … … (𝟐) Donde: Mprod : Peso del grate en 1 hora de proceso (1320 Kg)

Cp : Calor específico del grate (0.8444 Kcal/Kg°C). T2 : Temperatura de salida (T2 = 68.3°C) T1 : Temperatura de entrada (T1 = 40°C).

𝑄2 = 1320 𝐾𝑔 ∗ 0.8444𝐾𝑐𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (68.3 − 40)°𝐶

𝑄2 = 31542.5543 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor ganado por el envase

𝑸𝟑 = 𝑴𝒆𝒏𝒗𝑪𝒑(𝑻𝟐 − 𝑻𝟏) … … … … (𝟑) Donde: Menv : Peso del grate en 1 hora de proceso (288 Kg) Cp : Calor específico del grate (0.0.943 Kcal/Kg°C). T2 : Temperatura de salida (T2 = 75°C) T1 : Temperatura de entrada (T1 = 20°C).

𝑄3 = 288 𝐾𝑔 ∗ 0.0943𝐾𝑐𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (75 − 20)°𝐶

𝑄3 = 1493.712 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor disipado al ambiente Q4

𝑸𝟒 = 𝑼𝒆𝒙𝒂𝒖𝒔𝒕𝒊𝒏𝒈 ∗ 𝑨 ∗ (𝑻𝟏 − 𝑻𝟎) … … … … . (𝟒) Donde: Uexausting : coeficiente global de transmisión de calor del exausting [W/m2°C] A : Área de transmisión de calor del exausting [4.8132m2] T1 : Temperatura interna del exausting (T1 = 100°C) T0 : Temperatura ambiental (T0 = 25°C). Determinando el Uexausting

𝑈𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡𝑖𝑛𝑔 =1

𝑒𝐴𝐾𝐴

+ 1(ℎ0 + ℎ𝑟𝑎𝑑0)

Datos:

ℎ0 = 2.4 ∗ (82.1 − 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

≫ ℎ0 = 6.5974 𝑊𝑚2°𝐶

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 0.85 ∗ 5.676 ��355.25

100 �4− �298.15

100 �4

355.25− 298.15�𝑊

𝑚2°𝐶 ≫ ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 6.7807W

m2°C

Reemplazando:

𝑈𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡𝑖𝑛𝑔 =1

0.00318𝑚16.3 𝑊

𝑚°𝐶+ 1

(6.5974 𝑊𝑚2°𝐶 + 6.7807 𝑊

𝑚2°𝐶)

𝑈𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡𝑖𝑛𝑔 = 13.3433 𝑊𝑚2°𝐶


𝑄4 = 13.3433 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 4.9132𝑚2 ∗ (82.1 − 25)°𝐶 = 4.1745 𝐾𝑊

𝑄4 = 3595.2659 𝐾𝐶𝑎𝑙/ℎ

Reemplazando todo en la ecuación (1)

𝑄𝑒𝑥𝑎𝑢𝑠𝑡𝑖𝑛𝑔 = 38 266.9403 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ

eA = 1/8 pulg

kA = 16.3 W/m°C

T1 = 90 °C

T2 = 82.1 °C

T0 = 25 °C ε = 0.85

4. BALANCE DE ENERGIA EN LA ESCALDADORA

𝑸𝒆𝒔𝒄𝒂𝒍𝒅𝒂𝒅𝒐𝒓𝒂 = 𝒎 ∗ 𝑪𝒑(𝑻𝒔 − 𝑻𝒆) Donde: M : alimentación de la escaldadora [1932 Kg/h] Cp : Calor específico del pescado [0.8872 Kcal/Kg°C] Ts : Temperatura de salida del pescado [40°C] Te : Temperatura de entrada del pescado [20°C]

𝑄𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 = 1932𝐾𝑔ℎ∗ 0.8872

𝐾𝐽𝐾𝑔°𝐶

(40 − 20)°𝐶

𝑄𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑑𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 = 34281.408 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ

5. BALANCE DE ENERGIA EN LAS MARMITAS Y AGUA DE LAVADO

𝑸𝒎𝒂𝒓𝒎𝒊𝒕𝒂 = 𝑸𝟏 +𝑸𝟐 +𝑸𝟐 … … … … . (𝟏)

Donde:

Q1: Calor absorbido por la marmita. Q2: Calor necesario para calentar el liquido de gobierno. Q3: Calor disipado al ambiente.

- Determinando el calor absorbido por la marmita Q1

𝑄1 = 𝑀𝑚𝑎𝑟𝑚𝑖𝑡𝑎 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) Donde: Mmarmita : Peso de la marmita [108Kg].

Cp : Calor específico del pescado [0.1112 Kcal/Kg°C] T1 : Temperatura inicial del equipo [20°C] T2 : Temperatura final del equipo [100°C]

𝑄1 = 108𝐾𝑔 ∗ 0.1112𝐾𝐶𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (100 − 20)°𝐶

𝑄1 = 960.5146 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Determinando el Calor necesario para calentar el liquido de gobierno Q2

𝑄2 = 𝑀𝑙𝑖𝑞 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇2 − 𝑇1) Donde: Mliq : Peso del liquido en 1 bacth [356.7 Kg].

Cp : Calor específico del pescado [1 Kcal/Kg°C] T1 : Temperatura inicial del liquido de gobierno [20°C] T2 : Temperatura final del líquido de gobierno [100°C]

𝑄2 = 356.7 𝐾𝑔 ∗ 1.0 𝐾𝐶𝑎𝑙𝐾𝑔°𝐶

∗ (100 − 20)°𝐶

𝑄2 = 28 501.6 𝐾𝑐𝑎𝑙

- Calor disipado al ambiente Q3

𝑸𝟑 = 𝑼𝒎𝒂𝒓𝒎𝒊𝒕𝒂 ∗ 𝑨𝒔 ∗ (𝑻𝟏 − 𝑻𝟎) … … … … . (𝟒) Donde: Umarmita : coeficiente global de transmisión de calor de la marmita [W/m2°C] As : Área de transmisión de calor de la marmita[2.797 m2] T1 : Temperatura del vapor en el interior de la chaqueta (T1 = 107.1°C) T2 : Temperatura exterior de la chaqueta (T1 = 90°C) T0 : Temperatura ambiental (T0 = 25°C). Determinando el Umarmita

𝑈𝑚𝑎𝑟𝑚𝑖𝑡𝑎 =1

𝑒𝐴𝐾𝐴

+ 1(ℎ0 + ℎ𝑟𝑎𝑑0)

Datos:

ℎ0 = 2.4 ∗ (98 − 25)0.25 𝑊𝑚2°𝐶

≫ ℎ0 = 7.0152 𝑊𝑚2°𝐶

eA = 1/8 pulg

kA = 16.3 W/m°C

T1 = 107.1 °C

T2 = 98 °C

T0 = 25 °C ε = 0.85

ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 0.85 ∗ 5.676 ��371.15

100 �4− �298.15

100 �4

371.15− 298.15�𝑊

𝑚2°𝐶 ≫ ℎ𝑟𝑎𝑑0 = 7.3186W

m2°C

Reemplazando:

𝑈𝑚𝑎𝑟𝑚𝑖𝑡𝑎 =1

0.00318𝑚16.3 𝑊

𝑚°𝐶+ 1

(7.0152 𝑊𝑚2°𝐶 + 7.3186 𝑊

𝑚2°𝐶)

𝑈𝑚𝑎𝑟𝑚𝑖𝑡𝑎 = 14.294 𝑊𝑚2°𝐶


𝑄3 = 14.294 𝑊𝑚2°𝐶

∗ 2.797𝑚2 ∗ (98 − 25)°𝐶 = 3.2824𝐾𝑊

𝑄3 = 989.421 𝐾𝐶𝑎𝑙

Reemplazando todo en la ecuación (1)

𝑄𝑚𝑎𝑟𝑚𝑖𝑡𝑎 = 30 451.5351 𝐾𝑐𝑎𝑙

Documents

BALCANCE DE ENERGÍA (CONSERVERA)