camara frigorifica.doc

7/21/2019 camara frigorifica.doc

http://slidepdf.com/reader/full/camara-frigorificadoc 1/132

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE

Facultad de Ciencias Agrarias Escuela de

Agronomía

Diseño de una cámara de refrigeración para zanahoria(Daucus carota L.! "etarraga (Beta vulgaris L. # repollo

(Brassica oleracea L. $ar. capitata adaptada a las

condiciones de Co#hai%ue! en la &' egión



) i d d l

Profesor Parocinane!

r. o"erto Daroch /.

'ng. Agr.! 0.c.

Profesores Infor"anes!

r. ogelio 0oreno 0.

'ng. Ci$. 0ec.! 0.c.

ra. Aage 1rarup 2.

'ng. Agr.! 0.c.! /h. D.



'

INDICE DE &ATERIAS

Capítulo /ágina

3 '4)5D6CC'54 3

+ E*''54 7'7L'58AF'CA -

+.3 Consideraciones en el almacena9e de productos hortícolas

frescos -

+.+ /rincipios de refrigeración :+.- efrigerantes ;

+.< Edificación frigorífica =

+.: 0a%uinaria frigorífica 33

+.:.3 6nidad condensadora 33

+.:.3.3 Compresor 33

+.:.3.+ Condensador o licuefactor 3+

+.:.3.- )an%ue receptor de lí%uido 3-





'''

Capítulo

<.+ Estudio tcnico

/ágina

<;

<.+.3 Capacidad de la cámara de refrigeración <;

<.+.+ Condiciones de diseño <=

<.+.- Dimensionamiento de la cámara de refrigeración :,

<.+.< Especificaciones constructi$as ::<.+.: Cálculo de cargas trmicas de la cámara de refrigeración :=

<.+.:.3 Cálculo de carga trmica por superficies :=

<.+.:.+ Cálculo de carga trmica del producto # em"ala9e ?3

<.+.:.- Cálculo de carga trmica por calor de respiración ?:

<.+.:.< Cálculo de carga trmica por cam"ios de aire ?;<.+.:.: Cálculo de carga trmica por iluminación ?=

<.+.:.? Análisis de carga trmica total en la cámara ?=

<.+.? Elección del refrigerante ;<

<.+.; Elección de la unidad condensadora ;;

<.+.;.3 E%uipamiento ane>o a la unidad condensadora ;=

<.+.= Elección del e$aporador ;=

<.+.B Elección de la $ál$ula de e>pansión =3



'*

Capítulo /ágina

? E60E4 B;

600A@ B=

7'7L'58AF'A BB

A4E&5 3,+



*

INDICE DE CUADR#S

Cuadro /ágina

3 Cantidades apro>imadas mensuales re%ueridas por los

supermercados <?

+ Cálculo de nmero de "ins totales %ue ingresan en la

cámara a diseñar <=

- Condiciones atmosfricas e>teriores de diseño para el sector <B

< Condiciones trmicas de los productos al ingresar a la

cámara <B

: Condiciones trmicas del em"ala9e segn poca de ingreso

a la cámara de refrigeración <B

? Análisis de nmero de "ins! $olumen # superficie e>puesta

segn el tipo distri"ución realizada :,

; Detalle de medidas de espaciamiento # medidas para la

distri"ución elegida segn dimensiones de los "ins :+

= Di i i t i d l á á t t l t



*'

Cuadro /ágina

3- 8anancia trmica de las distintas superficies %ue componen

la cámara de refrigeración # ganancia trmica total para

cada mes ?+

3< Cálculo del nmero de "ins con productos %ue ingresan a la

cámara diariamente durante el periodo de cosecha ?-3: Cálculo para la capacidad total de producto %ue ingresa a la

cámara! segn apro>imación al entero en el nmero de "ins ?-

3? Cálculo del calor sensi"le %ue de"e ser retirado diariamente

de los productos # em"ala9e ?<

3; Calor de respiración de los distintos productos para cadames ??

3= Condiciones de entalpía # densidad del aire e>terior para

cada mes # condiciones para el aire al interior de la cámara ?;

3B Cálculo de carga trmica por cam"ios de aire para cada mes ?=

+, Cargas trmicas diarias durante el periodo de cosecha por

calor sensi"le (productos # em"ala9e! calor de respiración #

cálculo de acumulación de calor por respiración ;,





*'''

: *ista en ele$ación # dimensiones de la cámara :<

? Detalle de unión machihem"rada entre paneles :?

; Detalle de unión panelHpiso # panelHmuro o panelHcielo :?

= Detalle del sistema de su9eción del cielo :;

B Detalle de galpón e>terior para cámaras de refrigeración

f

INDICE DE 'I$URAS

Figura /ágina

3 Es%uema del fundamento del ciclo mecánico de

refrigeración ?

+ Es%uema de $ál$ula de e>pansión termostática

compensada internamente 3;

- Es%uema de $ál$ula de e>pansión termostática

compensada e>ternamente 3=

< *ista en planta de dimensiones interiores de la cámara #

distri"ución de "ins :<







3

) INTR#DUCCI#N

La región de A#sn presenta una reducida superficie dedicada al

culti$o de hortalizas. La ma#or parte corresponde a pe%ueñas huertas

particulares cu#a producción es destinada tanto al consumo familiar comocomercialización a mu# "a9a escala de estos productos. En la ma#oría de los

casos! el o"9eti$o de estas $entas es me9orar su fuente de ingresos familiares!

los %ue pro$ienen principalmente de la ganadería.

/ocos agricultores producen hortalizas a ni$el comercial! lo %ue no essuficiente para a"astecer el consumo regional. Este es satisfecho en gran parte

por productos pro$enientes de la zona central # centroHsur del país! los %ue

llegan a precios ele$ados #! por lo general! son de calidad irregular! la %ue

$aría segn la poca en %ue son ad%uiridas # segn el cargamento %ue arri"a a

la región. A esto se suma el pro"lema de transporteJ al no contar con "uenas

carreteras %ue unan la región al resto del país se de"e realizar parte del

tra#ecto por tras"ordador! lo %ue incide en un ma#or costo %ue ele$a el precio



+

Las hortalizas de estación fría pueden ser culti$adas al aire li"re

durante la temporada de culti$o! alcanzándose altas producciones. inem"argo! se presenta un pro"lema de estacionalidad al ha"er so"reoferta de

los productos en el momento de la cosecha! lo %ue conduce a %ue el productor

reci"a "a9os precios por la mercadería # pierda un gran porcenta9e del producto

%ue no puede ser $endido inmediatamente! al no ser almacenado "a9o

condiciones adecuadas.

Las cámaras refrigeradas pueden ser una alternati$a o solución

complementaria a estos pro"lemas por dos moti$os principalmenteJ permitirían

guardar la producción en fresco por largo tiempo! conser$ando la calidad #

reduciendo las prdidas! # se podría tener una entrega # a"astecimientocontinuo del producto durante el año! me9orando el ni$el de comercialización de

los productos.

2ortalizas como repollo! "etarraga # zanahoria son de consumo comn

# cotidiano en la región representando un mercado esta"leK pueden o"tenerse

"uenos rendimientos! incluso superiores al promedio nacionalK # poseen

características adecuadas para el almacena9e por largo tiempo (meses en



-

* REVISI#N BIBLI#$RA'ICA

*+) Consideraciones en el al"acenaje de ,roducos -orícolas frescos+

FAE # C2A/6) (+,,+! L5682EED (3B=-! /LA41 (3B?- #

6@E4A1A (3BB,! concuerdan en %ue para hortalizas como zanahorias!"etarraga # repollo! sólo de"en almacenarse productos saluda"les! sin

e$idencia de daño producido por plagas o enfermedades! sin cortes! raspaduras

o golpes fuertes. ecomiendan temperaturas de almacena9e de ,GC. 5tro punto

en comn de estas hortalizas es %ue de"en ser enfriadas a la temperatura de

almacena9e dentro de un periodo no superior a +< horas para ma>imizar eltiempo de guarda.

egn FAE # C2A/6) (+,,+! las zanahorias pueden ser

almacenadas en cámaras refrigeradas por un periodo %ue $aría entre + a 3+

meses. ecomiendan almacenar el producto cuando ha#a alcanzado su

má>imo estado de madurez! #a %ue sus cutículas más gruesas disminu#en el

daño por o>idación.



<

/LA41 (3B?-! señala %ue el hongo Sclerotinia libertiana F. constitu#e

el ma#or peligro para el almacena9e de zanahorias! pues si las raíces procedende suelos infectados con el hongo! el almacena9e a ,GC no es suficiente para

impedir %ue ste se e>tienda a los productos almacenados # los daños

causados pueden ser enormes. 6na solución es limitarse al almacena9e de

raíces procedentes de parcelas li"res de clerotinia. 6na medida supletoria

consiste en el almacena9e de productos sanos # sin heridas! eliminando todosa%uellos %ue ha#an sido cortados por las má%uinas cosechadoras.

L5682EED (3B=-! señala %ue los me9ores resultados en almacena9e

de "etarraga se o"tienen con temperaturas de ,GC # humedad relati$a del B:.

ecomienda %ue se tengan cuidados similares a las zanahorias.

/LA41 (3B?- # 6@E4A1A (3BB,! recomiendan mantener ni$eles de

humedad relati$a no inferiores al B, en almacena9e de repollos. egn

/LA41 (3B?-! si se tienen en cuenta todas las recomendaciones! durante el

período de almacena9e las prdidas de peso! incluidas las de"idas a la

putrefacción # eliminación de agua! no de"erían ser superiores al 3,. Este

mismo autor agrega %ue un signo de e>cesi$o en$e9ecimiento es %ue las ho9as



:

las a"erturas laterales e inferiores %ue posee! # ademásK la construcción no

re%uiere de muros %ue resistan las fuerzas laterales e9ercidas por el peso de losproductos! tal como el caso del almacena9e a granel.

*+* Princi,ios de refrigeraci.n+

D5A) (3B=,! define refrigeración como la rama de la ciencia

%ue trata con los procesos de reducción # mantenimiento de la temperatura deun espacio material a temperaturas inferiores respecto de los alrededores

correspondientes.

ALAC54 (+,,,! e>plica %ue la e$aporación de un lí%uido produce

una a"sorción de calor del medio circundante. /ara controlar la temperatura dee"ullición del lí%uido refrigerante sólo "asta con controlar la presión a la cual se

produce el cam"io de estado del fluido.

D5A) (3B=,! define al refrigerante como la sustancia empleada

para a"sor"er calor. E>plica %ue los procesos pueden ser sensi"les o latentes #

%ue sólo unos pocos fluidos tienen propiedades adecuadas para ser usados

como refrigerantes. 6na de stas es %ue se $aporicen a "a9as presiones # otra





;

*+1 Refrigeranes+

En 3B=; se firma el /rotocolo de 0ontreal (/0! mediante el cualnuestro país se compromete a controlar! reducir # eliminar el consumo de

halones! compuestos clorados # "romuro de metilo. 4uestro país tam"in ha

suscrito # ratificado las posteriores enmiendas de este /rotocolo! realizadas en

Londres (3BB,! Copenhague (3BB+ # 0ontreal (3BB;! las cuales han sido

ratificadas # son! por lo tanto! le# de la ep"lica (C2'LE! C50''544AC'54AL DEL 0ED'5 A07'E4)E! +,,+.

C54A0A (+,,+! prohí"e el uso de H33 # de a%uellas sustancias en

las %ue no se han registrado mo$imientos importantes de importaciones desde

el año 3BB;. El H3+ se eliminará el año +,,;! lo %ue permitirá la mantenciónadecuada de los e%uipos de refrigeración %ue %uedarán en uso hasta esa

fecha. 5tros clorofluorocar"onados se irán eliminando paulatinamente hasta

%ue! finalmente! el calendario de prohi"iciones de importaciones terminará el

año +,+,! con la eliminación de los hidroclorofluorocar"onados (H++ entre

otros.

egn C54A0A (+,,+! dentro de los refrigerantes antiguos %ue no



=

amoníaco 9unto con el "romuro de metilo en el segundo grupo en la escala de

to>icidad de refrigerantes! de"ido a %ue tiene efectos mortales o producenlesiones gra$es en concentraciones de hasta un 3 con un tiempo de

e>posición de -, minutos. /or este moti$o es imprescindi"le un control estricto

# frecuente de la instalación. Además! las instalaciones %ue ocupan amoníaco

re%uieren mane9o e>perimentado por la sofisticación del e%uipo utilizado.

ALAC54 (+,,,! señala %ue para pe%ueñas instalaciones de

refrigeración # aplicaciones de refrigeración comercial # aire acondicionado! se

recomienda el refrigerante clorofluorocar"onado (CFC H3+ # el

hidrocloroflurorocar"onado (2CFC H++. El primero es el de uso más amplio!

pero más indicado para instalaciones comerciales con temperatura del

e$aporador ma#or a H3:GC. El H++ fue originalmente diseñado para

aplicaciones de "a9a temperatura! pero puede ser ocupado con e>celentes

resultados en otras aplicaciones. El hidrofluorocar"onado (2FC H3-<a es

reemplazante del H3+! mientras %ue el H<,<a (azeótropo

hidrofluorocar"onado reemplaza al H++ # H:,+ en sus aplicaciones.

egn CA'C2 (3BB3! la elección del refrigerante está dada



B

de un solo piso casi siempre pueden disponerse procurando la ma#or

capacidad con el menor costo de construcción. /or lo general! edificios de unpiso tienen una alta relación de superficie a capacidad! # en consecuencia

consume ma#or energía %ue uno %ue se aseme9e a un cu"o.

054*5''4 (3B:-! señala %ue la frigoría cuesta : ó ? $eces más %ue

el precio de la caloría! por lo cual el frío de"e ser conser$ado con precaución. Agrega %ue para la "uena conser$ación de los productos almacenados! la

temperatura de los locales de"e ser mantenida tan constante como sea posi"le

# las $ariaciones diarias de no de"ieran so"repasar 3GC.

egn 054*5''4 (3B:-! los aislantes empleados de"en ser malosconductores de calor! no de"en ser higroscópicos! no de"en asentarse! ni

de"en desprender olores suscepti"les de comunicar a los productos.

ecomienda %ue la prdida media por las paredes de un depósito "ien

construido no de"e ser superior a ,!+: a ,!- calhm+RC! similar a los $alores

indicados por )ELE (3B:?! %ue $an de ,!- a ,!< calhm+GC. Este ltimo

autor recomienda e>tender so"re el piso trreo una capa aisladora # encima de

ella el piso de carga.



3,

En instalaciones %ue utilizan "ins para almacenar los productos!

CA4ADA /LA4 E*'CE (+,,+ # FAE # C2A/6) (+,,+! recomiendanapilar de cuatro a seis unidades # de9ar un espacio de ,!: a 3!: m entre la parte

superior del ltimo "ins # el techo. La altura mínima es recomendada para la

correcta circulación del aire # espacios ma#ores para inspección de los

productos.

El espacio recomendado entre "ins corresponde a 3: cm segn

CA4ADA /LA4 E*'CE (+,,+! # permite la correcta circulación del aire entre

los "ins. FAE # C2A/6) (+,,+! recomiendan de9ar un espacio mínimo de

?, cm entre los "ins # los muros! lo %ue permite el acceso del personal a todo el

perímetro de la cámara # el regreso del aire a los e$aporadores para hacerlo

recircular.

e de"e de9ar un pasillo interior de -!< m de ancho! para facilitar la

carga # descarga con hor%uilla ele$adora (FAE! +,,+.

Cual%uier pro#ecto "ien estudiado de"e "asarse en las cantidades #

naturaleza de los productos! de la cuantía # frecuencia con %ue $an llegando! #



33

*+3 &a/uinaria frigorífica+

e compone de los artefactos %ue realizan los procesos de e>pansión!e$aporación! compresión # condensación! # los accesorios %ue automatizan #

adaptan los diferentes implementos a condiciones de operación específicas.

*+3+) Unidad condensadora+ A/'4 # OAP6AD (3BBB! señalan %ue las

unidades condensadoras están compuestas esencialmente por un compresor!un condensador # un tan%ue reci"idor de lí%uido! los %ue se encuentran fi9ados

a una "ande9a o "ase principal. En aplicaciones de refrigeración a pe%ueña

escala! el condensador puede actuar tam"in como acumulador de refrigerante

lí%uido. En instalaciones %ue re%uieren de ma%uinaria de gran tamaño! por las

grandes cargas trmicas %ue se de"en remo$er! resulta más prácticoseleccionar cada e%uipo por separado.

+.:.3.3 Compresor. Corresponde a la unidad encargada de comprimir e

impulsar el $apor refrigerante pro$eniente del e$aporador. La compresión es

producida para %ue el $apor refrigerante pueda ser condensado a una ma#or

temperatura. /ese %ue e>iste $ariedad en el tipo de funcionamiento de los

compresores! los autores D5A) (3B=,! A/'4 # OAP6AD (3BBB! #



3+

7a9o el cigSeñal se encuentra el cárter del compresor en el cual es colocado el

lu"ricante para disminuir la fricción entre las partes mó$iles del compresor.

D5A) (3B=,! e>plica %ue durante el mo$imiento descendente del

pistón! el cilindro es llenado por el $apor refrigerante al a"rirse la $ál$ula de

aspiración! mientras se encuentra cerrada la $ál$ula de impulsión. Durante el

mo$imiento ascendente! la $ál$ula de aspiración se cierra! comprimindose elgas refrigerante a medida %ue el $olumen en el %ue se encuentra es reducido. A

determinada presión de compresión! se produce la apertura de la $ál$ula de

impulsión # el refrigerante es e$acuado del cilindro! para posteriormente $ol$er

a retomar su posición inicial en el ciclo.

+.:.3.+ Condensador o licuefactor. El fluido %ue sale a alta temperatura #

presión desde el compresor! ingresa al condensador. Tste cumple la función de

eliminar del $apor refrigerante! tanto la carga trmica pro$eniente del interior de

la cámara de refrigeración como el e%ui$alente calórico de la energía de

compresión. El enfriamiento del $apor refrigerante permite condensarlo! con lo

cual se puede efectuar nue$amente el proceso de $aporización (054*5''4!

3B:-.



3-

El condensador de aire forzado es una adaptación del condensador

atmosfrico. Difiere de este ltimo en %ue el aire sopla so"re los serpentines por medio de $entiladores (con$ección forzada. 5cupa mu# poco espacio # es fácil

de montar en cual%uier lugar.

En los condensadores enfriados por agua! sta casi siempre circula

dentro de los tu"os a medida %ue el gas se condensa en el e>terior de losmismos. El agua se distri"u#e por medio de deflectores especiales %ue entran

en cada tu"o! los cuales le imprimen un mo$imiento en espiral. El consumo de

agua # la altura de "om"eo de estos aparatos son relati$amente grandes.

+.:.3.- )an%ue receptor de lí%uido. ir$e de depósito de refrigerante licuado! a

fin %ue ste pueda ser suministrado a los e$aporadores de forma continua # en

la medida %ue stos lo re%uieran (ALAC54! +,,,.

ALAC54 (+,,, # A/'4 # OAP6AD (3BBB! coinciden en %ue el

uso de unidades condensadoras tiene un costo de ad%uisición menor en

relación a los e%uipos de refrigeración con componentes separados! tanto en

instalaciones de "a9a capacidad como refrigeración domstica # comercial.



3<

descu"ierto! de superficie de placa # aletados. egn el tipo de alimentación

pueden serJ e>pansión seca! lí%uido so"realimentados # lí%uido inundados.egn la forma de intercam"io de calor pueden ser de con$ección natural o

con$ección forzada.

D5A) (3B=,! señala %ue la diferencia de temperatura entre el

espacio refrigerado # la temperatura de saturación del refrigerantecorrespondiente a la presión de salida del e$aporador (D.). del e$aporador!

tiene influencia tanto en el rendimiento del e$aporador! como en la humedad

relati$a al interior del espacio refrigerado.

ALAC54 (+,,, # D5A) (3B=,! indican %ue mientras menor sea

la D.).! ma#or humedad relati$a se puede tener en la cámara. El primer autor

cita como e9emplo %ue con una D.). de :G C! se puede mantener el ni$el de

humedad relati$a entre el B, a B: en e$aporadores de con$ección forzada!

similar a lo indicado por los autores D5A) (3B=, # A2AE (3B=3.

FAE # C2A/6) (+,,+ # ALAC54 (+,,,! coinciden en %ue el

e$aporador de aire forzado! tam"in conocido como unidad enfriadora! es el



3:

e$aporador más ampliamente usado! entre las %ue se señalanJ la o"tención de

temperatura más uniforme! de"ido a la rápida circulación del aireK tamañoreducido! %ue lo hacen más fácil de instalar o manipularK costo de ad%uisición

menor %ue a%uellos de con$ección natural! dado %ue la menor superficie de

e$aporación re%uerida disminu#e la cantidad de materiales usadosK facilidad en

el desescarche! #a %ue pueden ser e%uipados con resistencias elctricas %ue

derriten la escarcha formada en los tu"os durante los ciclos de detención delcompresor.

*+3+1 V0l4ulas ,ara conrol de flujo refrigerane+ egn D5A) (3B=,!

independiente del tipo de $ál$ula! la función de cual%uier control de flu9o

refrigerante es do"leJ dosificar el refrigerante lí%uido %ue $a al e$aporador con

una rapidez proporcional a la cual ocurre la $aporización en dicha unidad #

mantener un diferencial de presión entre los lados de "a9a # alta presión del

sistema.

Los seis tipos "ásicos de $ál$ula! mencionados por D5A) (3B=,!

sonJ $ál$ula de e>pansión manual! $ál$ula de e>pansión automática! $ál$ula de

e>pansión termostática! tu"o capilar! $ál$ula de flotador de presión "a9a #



3?

e$aporador! "a9o diferentes condiciones de carga del sistema! con "a9a

pro"a"ilidad de derramar lí%uido en el sistema.

7LEA (+,,-! e>plica %ue las $ál$ulas de e>pansión termostáticas

están compuestas de las siguientes piezasJ

H "ul"o remotoJ es un elemento cargado con el mismo refrigerante %ue ha# %uecontrolar. La presión %ue e9erce este refrigerante depende de la temperatura al

final del e$aporador # acta so"re el orificio cali"rado de la $ál$ula. La presión

del "ul"o es presión de apertura (a más temperatura ma#or apertura.

H tornillo de recalentamiento # resorteJ en este componente! la presión e9ercida

so"re el tornillo contrarresta la presión del "ul"o. 8eneralmente se a9usta de

fá"rica.

H agu9a # asientoJ estas piezas funcionan segn cam"ios de presión! en %ue la

agu9a a"re # cierra el paso de lí%uido refrigerante.

H fuelle # diafragma de presiónJ la $ál$ula puede traer incorporada una u otra de



3;

'I$URA *+ Es/ue"a de 40l4ula de e5,ansi.n er"os0ica co",ensada

inerna"ene+

F6E4)EJ 7LEA (+,,-.

D5A) (3B=,! e>plica %ue las $ál$ulas de e>pansión termostática

con compensación interna! se a"ren o cierran segn la interacción de tresfuerzas independientesJ la presión en el e$aporador! la presión e9ercida por el

resorte del tornillo regulador # la presión e9ercida por el fluido del "ul"o remoto.



3=

'I$URA 1+ Es/ue"a de 40l4ula de e5,ansi.n er"os0ica co",ensada

e5erna"ene+

F6E4)EJ 7LEA (+,,-.

D5A) (3B=,! e>plica %ue la $ál$ula de e>pansión termostática

compensada e>ternamente se diferencia de la $ál$ula compensada

internamente en %ue cuenta con un capilar %ue une la salida de succión del



3B

D5A) (3B=,! e>plica %ue el presostato de "a9a presión tiene la

función principal de poner en funcionamiento el compresor al aumentar lapresión en la línea de succión por ingreso de refrigerante a los e$aporadores.

Funciona como control de seguridad en forma suplementaria al detener el

compresor si "a9a la presión en la succión a un ni$el predeterminado! de modo

%ue no se dañe la ma%uinaria frigorífica. El control de alta presión sólo funciona

como elemento de seguridad desconectando el compresor al su"ir la presión enla descarga! antes %ue sta alcance ni$eles %ue puedan ocasionar daños en los

e%uipos # uniones de la tu"ería. El presostato com"inado de alta # "a9a presión

puede ser incorporado a la unidad condensadora.

ALAC54 (+,,,! indica %ue el termostato am"iental corresponde a

un dispositi$o de regulación %ue pro$oca la detención # encendido del

compresor. Es u"icado al interior de la cámara fría para el control de la

temperatura del am"iente en la misma. El elemento sensi"le de"e emplazarse

siempre en la corriente de aire en mo$imiento # no de"e ser colocado frente a la

puerta ni fi9arse directamente en la pared o en la caída de aire frío del

e$aporador. i se trata de e$aporadores de con$ección forzada es

recomenda"le colocarlos en el corredor de la pared opuesta a las unidades



+,

D5A) (3B=, # ALAC54 (+,,,! coinciden en %ue la $ál$ula

reguladora de presión es adecuada en instalaciones %ue re%uieran control dehumedad o %ue utilizan unidades enfriadoras! e$aporadores de aire en los %ue

no se %uiera formación de hielo. e conecta en la succión principal para

controlar la presión en todos los e$aporadores.

*+3+3 A,araos ane5os al circuio+ A la ma%uinaria frigorífica puedeincorporársele diferentes instrumentos %ue la adaptan de me9or manera para las

condiciones de tra"a9o deseadas # segn el tipo de refrigerante utilizado. Estos

accesorios permiten la me9ora en el rendimiento "a9o condiciones de tra"a9o

para la cual se diseñó la instalación. Algunos de estos dispositi$os son

relatados "re$emente a continuación.

Los manómetros de "a9a # alta presión permiten $erificar %ue la

ma%uinaria frigorífica se encuentre dentro de un rango de presiones acepta"le

para el correcto funcionamiento # pueden ser incluidos 9unto con la unidad

condensadora (ALAC54! +,,,.

El separador de aceite! señala D5A) (3B=,! generalmente se u"ica



+3

de refrigerante! lo cual trae como consecuencia %ue una cantidad considera"le

de aceite sea sacada del cilindro hacia el cárter. El calefactor del cárter! en elprimer caso! mantiene la temperatura del cárter so"re la temperatura de

e$aporación del refrigeranteK en el segundo caso! al mantener el aceite a una

temperatura ma#or a la normal! reduce la cantidad de refrigerante %ue puede

disol$erse en el aceite.

D5A) (3B=,! señala %ue el filtro deshidratador es imprescindi"le en

instalaciones %ue funcionan con refrigerantes 2FC (ecológicos! 2CFC # CFC!

de"ido a %ue la humedad al interior del circuito por el %ue flu#e el refrigerante

en diferentes grados! da lugar a la formación de compuestos altamente

corrosi$os (generalmente ácidos! los %ue pueden reaccionar con el aceite

lu"ricante # algunos otros materiales del sistema! inclu#endo los metales. Este

filtro se puede instalar en la tu"ería de lí%uido! al interior de la cámara de

refrigeración! #a %ue al ser la parte más fría tiende a condensar ma#or cantidad

de la humedad.

El $isor de lí%uido! segn ALAC54 (+,,,! permite determinar si se

encuentra refrigerante $aporizado en la tu"ería de lí%uido. Además! si ste



++

*+6 Reco"endaciones en el dise7o de u8erías de fluido refrigerane+

D5A) (3B=,! considera los siguientes supuestos "ásicos para elcorrecto diseño del tendido de tu"eríasJ

- asegurar un suministro adecuado a todos los e$aporadores!

- asegurar el retorno adecuado del aceite al cárter del compresor!

- e$itar prdidas e>cesi$as de presión del refrigerante!- e$itar la entrada de refrigerante lí%uido al compresor!

- e$itar el entrampe de aceite en el e$aporador o tu"ería de succión %ue

dificulten la correcta circulación del refrigerante.

/ara los refrigerantes CFC! 2CFC # 2FC se recomienda el uso de

tu"erías de co"re. D5A) (3B=,! señala %ue entre sus $enta9as so"re otros

materiales comnmente usados se cuenta su peso ligero! resistencia a la

corrosión # facilidad de instalación. /ara refrigeración sólo de"en ser utilizados

los tipos 1 # L. Con presiones de tra"a9o inferiores a 3; "ar pueden ocuparse

uniones roscadas en tu"erías de diámetro menor a - pulgadas. En tu"erías de

diámetro menor a U pulgada puede usarse soldadura sua$e (B: estaño # :

antimonio %ue se funde a +<,GC! mientras %ue en diámetros ma#ores se





+<

*+9 Ciclo de 8o"8eo en 4acío+

egn D5A) (3B=,! el ciclo de "om"eo en $acío es indicadoespecialmente en instalaciones de almacena9e de $egetales! en el %ue el inicio

del ciclo es controlado por la temperatura de la cámara o del producto

almacenado.

El mismo autor e>plica %ue la temperatura del espacio refrigerado!producto o e$aporador es controlada directamente por el termostato. in

em"argo! en lugar de acti$ar # detener el impulsor del compresor! el termostato

acta para a"rir o cerrar una $ál$ula solenoide instalada en la línea de lí%uido

por lo general cerca de la $ál$ula de e>pansión. A medida %ue la temperatura

es reducida hasta la temperatura de control! el termostato interrumpe el circuito

solenoide cerrando la $ál$ula! con lo cual se detiene el paso de refrigerante a la

$ál$ula de control. La operación continua del compresor e$aca el refrigerante

hasta la $ál$ula solenoide! con lo cual se reduce la presión de la succión hasta

un $alor predeterminado! desconectando el control de presión "a9a! %ue a su

$ez interrumpe el circuito motriz del compresor # lo detiene. Cuando la

temperatura se ele$a a un $alor predeterminado el termostato acciona la

apertura de la $ál$ula solenoide! permitiendo el li"re paso de lí%uido refrigerante



+:

1 &ATERIAL % &ET#D#

1+) Descri,ci.n del "ercado co",rador+

El diseño de la cámara de refrigeración está "asado en los

re%uerimientos de zanahoria! "etarraga # repollo de dos supermercados de laciudad de Co#hai%ue! principales destinatarios de los productos. Las cantidades

presentadas fueron aportadas en forma directa por am"os supermercados # no

corresponden a cifras pu"licadas.

1+* Esudio :cnico+

'nclu#e los cálculos para dimensionamiento de la cámara de

refrigeración! elección de materiales! cálculo de las cargas trmicas # elección

de la ma%uinaria frigorífica.

1+*+) Ca,acidad de la c0"ara de refrigeraci.n+ La capacidad de la cámara

de refrigeración se determinó de acuerdo a las cantidades re%ueridas por el

mercado comprador durante el período comprendido entre los meses de ma#o



+?

temperatura del am"iente en la poca de almacenamiento # las características

del em"ala9e utilizado. Estos datos son necesarios para cálculo de cargastrmicas.

Los datos correspondientes a las condiciones am"ientales de diseño

e>ternas a la cámara de refrigeración fueron procesados en "ase a registros de

la Dirección 8eneral de Aeronáutica Ci$il! Estación 0eteorológica del Aeródromo )eniente *idal! u"icada en el sector El Claro! a : m en dirección

oeste de la ciudad de Co#hai%ue. El registro contiene las temperaturas mínima

# má>ima diarias! humedad relati$a # $elocidad del $iento! correspondiente a

datos registrados entre enero de 3BB3 a diciem"re de 3BBB. Con stos se

o"tu$o la temperatura! humedad relati$a # $elocidad del $iento de diseño de la

cámara.

La temperatura am"iental de diseño! calculada para cada mes!

corresponde a la temperatura media histórica má>ima! para el periodo %ue

comprende el registro. La temperatura am"iental mínima de diseño calculada

corresponde a la mínima temperatura media histórica registrada para el mismo

periodo.



+;

de la ciudad de Co#hai%ue! # corresponden a un registro comprendido entre

9ulio de 3BB; hasta fe"rero de +,,+.

e tomó como temperatura de diseño el $alor má>imo de temperatura

media ocurrida para el período %ue comprende el registro. La temperatura de

diseño mínima del suelo corresponde al $alor mínimo registrado para el mismo

período.

1+*+1 Di"ensiona"ieno de la c0"ara de refrigeraci.n+ Las dimensiones de

la cámara de refrigeración se realizaron segn el nmero de "ins %ue de"en ser

almacenados.

e "usca tener la me9or distri"ución de los productos en la cámara! de

manera %ue se e>ponga la menor superficie con el má>imo de $olumen. Cuanto

menor sea la superficie e>puesta! menores serán las ganancias trmicas por

superficies.

egn la ecuación -.3 se realizó el cálculo del nmero de "ins de

acuerdo a la altura de apilamiento # distri"ución en el largo # ancho para



+=

"ins son colocados uno al lado del otro sin de9ar espacio entre los mismos! ni

espacios entre stos # las paredes! piso # techo.

S Ma = 2 * ( Bh* h) * ( Ba* a) (-.+

S Ml = 2 * ( Bh* h) * ( Bl * l ) (-.-

S PT = 2 * ( Ba* a) * ( Bl * l ) (-.<

En las ecuaciones -.+! -.- # -.<! los trminos h! a # l corresponden a

las dimensiones de altura! ancho # largo del "in respecti$amente! e>presadas

en metros. El trmino S Ma corresponde a la superficie de los muros u"icados en

la zona ancha de la cámaraK S Ml e%ui$ale a la superficie de los muros u"icados

en la zona larga #K S PT a de las superficies de piso # techo. )odas las superficiesestán e>presadas en m+.

Dado %ue no todas las distri"uciones generan el mismo nmero de

"ins! para %ue estas sean compara"les se determinó el parámetro de nmero

de "ins por unidad de superficie para cada distri"ución (ecuación -.:! en elcual el área corresponde a la sumatoria de las superficies interiores de cada

disposición en particular.



constantes de espaciamiento entre "ins! espaciamiento entre "ins # muros #

entre "ins # techo.

Dado %ue se re%uiere un pasillo interior para manio"rar con hor%uilla

ele$adora! se determinó la u"icación más fa$ora"le al interior de la cámara de

acuerdo a la alternati$a %ue e>ponga una menor área.

1+*+2 Es,ecificaciones consruci4as+ e determinaron los materiales más

adecuados para la instalación así como características constructi$as especiales

acordes al diseño planteado.

e definió el grosor de los paneles %ue componen los muros #

techo segn ta"las de recomendación entregadas por el fa"ricante (Ane>o -!

los cuales recomiendan el espesor del panel de acuerdo a la temperatura %ue

se desea mantener al interior de la cámara.

1+*+3 C0lculo de cargas :r"icas+ e determinaron las cargas trmicas por

superficie! calor de respiración! calor sensi"le del producto # em"ala9e al

ingresar a la cámara! cam"ios de aire # por luces segn diferentes ecuaciones





en la cual xi e%ui$ale al espesor del material i, e>presado en m! # k i corresponde

al coeficiente de conducti$idad trmica del material i! e>presado en calhmGC.

-.+.:.+ Cálculo del calor sensi"le del producto # em"ala9e. egn D5A)

(3B=,! el calor %ue de"e ser retirado del producto! %ue llega a temperatura de

campo # de"e disminuirse a la temperatura final de almacena9e! se calcula de

acuerdo a la ecuaciónJ

Q = m * c * ∆T

P t

(-.B

en la cual m corresponde a la masa del producto %ue ingresa diariamente!

e>presada en gK c al calor específico en calgGCK ∆T a la diferencia entre la

temperatura de ingreso # la temperatura final del producto en GCK t es el tiempo

en el cual de"e ser enfriado el producto. Esta ecuación tam"in es $álida para

calcular el calor %ue de"e ser retirado del em"ala9e.

/ara determinar la masa diaria de cada producto %ue de"e ser

enfriada! se de"e conocer la cantidad total de producto cosechado # el tiempo



El nmero de "ins %ue ingresa a la cámara por día! e%ui$ale a la carga

diaria de enfriamiento di$idido por la capacidad del "in para cada producto! por lo %ueJ

B = CE

CB(-.33

donde B es el nmero de "ins ingresados diariamente # CB es la capacidad

de almacena9e del "in e>presada en g! sta ltima calculada a partir del Ane>o

3.

-.+.:.- Cálculo de cargas por calor de respiración. egn D5A) (3B=,! para

realizar el cálculo de calor de respiración total de los productos (Q R se

considera la masa del producto %ue será almacenado # el calor de respiración

producido a la temperatura de almacena9e. En la ecuación -.3,! se detalla la

manera de realizar el cálculo.

Q R = m * cr (-.3+



Q = ! * "# * n

A

24

(-.3-

en el %ue ! ! es el $olumen interno de la cámara e>presado en m-K "#! el factor

de ganancia de calor por cam"ios de aire en calm-K n corresponde al nmero

de reno$aciones de aire de la cámara por día. El $alor "# es o"tenido para cada

mes de acuerdo a la ecuación -.3< (D5A)! 3B=,.

"# = $ * %he & hi ' (-.3<

en la cual $ corresponde a la densidad del aire e>terno a las condiciones de

humedad # temperatura de diseño! en gm-Khe

es la entalpía del aire e>terno

segn temperatura # humedad relati$a de diseño en calgK hi es la entalpía del

aire al interior de la cámara de refrigeración segn las condiciones de humedad

# temperatura deseadas! medidas en calg.

-.+.:.: Cálculo de cargas por iluminación. egn la luminosidad recomendada

por AAE (3B=3 para almacenes de alimento # la intensidad de iluminación

para tu"os fluorescentes dada por EA et al. (3BB=! se realizó el cálculo de





la sumatoria del calor de respiración de los productos almacenados # el calor de

respiración del producto ingresado durante el día.

/ara el cálculo de la carga trmica total! a la sumatoria de las cargas

relati$as al producto (respiración diaria # carga de enfriamiento se le adicionó

el $alor constante de carga por iluminación # las ganancias trmicas por

superficies # cam"ios de aire.

La carga trmica total para la cual de"en seleccionarse los e%uipos

corresponde al $alor má>imo producido durante la cosecha. A la carga trmica

total de diseño se le adicionó un 3, como factor de seguridad! segn lo

recomendado por D5A) (3B=,! # se prorrateó para un tiempo má>imo de

funcionamiento de la ma%uinaria de 3= horas por día! de modo %ue se tenga

tiempo suficiente para el deshielo de los e$aporadores.

/ara conocer las $ariaciones de carga trmica durante los meses de

almacena9e! se realizaron los cálculos correspondientes de carga mensual

má>ima! a los %ue se le inclu#eron el factor de seguridad de 3, # prorrateo de

la carga para un tiempo de funcionamiento de 3= horas.



refrigerante! $olumen de refrigerante %ue de"e remo$er el compresor # el

tra"a9o realizado por el mismo! segn ecuaciones entregadas por D5A)(3B=,.

Dado %ue la temperatura del lí%uido refrigerante al llegar a la $ál$ula de

e>pansión es superior a la temperatura de $aporización! la temperatura del

refrigerante de"erá reducirse hasta la temperatura de $aporización antes %ue ellí%uido pueda $aporizarse en el e$aporador. /or tal moti$o! al calor latente de

$aporización de"e restársele el calor sensi"le para %ue el refrigerante lí%uido

pase de la temperatura de condensación a la de e$aporación. Este enfriamiento

se o"tiene restando la entalpía del lí%uido a temperatura de condensación! a la

entalpía del lí%uido a temperatura de e$aporación (ecuación -.3;.

hl en"r ) = hl con ) & hl e#+) (-.3;

El efecto refrigerante real se o"tiene restando el calor para

enfriamiento de lí%uido al calor latente de $aporización del gas respecti$o! o

seaJ



m = Q

T

e

(-.3B

en la %ue m corresponde al flu9o de masa refrigerante e>presada en ghK QT es

la carga trmica total %ue de"e ser remo$ida medida en calhK e es el efecto

refrigerante medido en calg.

El $olumen de $apor circulado por unidad de tiempo corresponde al

producto entre el $olumen específico del gas a la temperatura del e$aporador #

la masa refrigerante circulada por unidad de tiempo! o seaJ

! R = # * m (-.+,

en la cual ! R corresponde al $olumen total de $apor del fluido refrigerante

circulado por unidad de tiempo! e>presado en m-hK # es el $olumen específico

del $apor a la temperatura de $aporización! e>presado en m-gK m es la masa

total de refrigerante circulado e>presado en gh # calculado segn la ecuación

-.3B.



e calculó un $alor más apro>imado de la potencia re%uerida por el

compresor! estimada mediante el producto entre el cam"io de presión # el$olumen de $apor %ue de"e ser desplazado. La ecuación -.++! entregada por

164'' # LE*E4/'EL (3B?B! indica la potencia teórica ( PT ! medida en I!

re%uerida para la compresión del gas considerándola como proceso isotrópico.

PT V (01 0. * + * ! 2 * X . ( +1+2

(0. 10

Y (-.++

en la %ue 0! es la razón entre cpc$ (adimensionalK + corresponde a la presión

de entrada al compresor! +2 es la presión a la salida del compresor! medida en

/aK ! 2 corresponde al flu9o de $olumen del gas a la salida del compresor!

e>presada en m

-

s.

1+*+9 Elecci.n de la unidad condensadora+ La selección se realizó so"re la

"ase de ta"las de rendimiento prediseñadas por el fa"ricante (Ane>o 3-.

imultáneamente a la elección de la unidad condensadora se realizó la elección

del refrigerante! dado %ue el rendimiento del e%uipo $aría tanto con el

refrigerante ocupado # como con las condiciones de operación re%ueridas.





de refrigerantes. Estos cuadros definen los diámetros segn la capacidad (en

I para el refrigerante %ue circula por la tu"ería! # considera la prdida decarga por roce en la tu"ería de la mezcla de refrigerante (gaseoso # lí%uido #

lu"ricante! en condiciones de funcionamiento normales.

Dado %ue la ta"la está diseñada para una temperatura de

condensación de <,GC! la capacidad entregada en el Ane>o ++ se corrigió parala temperatura de condensación real multiplicándola por el factor respecti$o.

)eniendo en cuenta el diámetro de tu"ería seleccionado! se o"tu$o el

largo e%ui$alente de los accesorios re%ueridos para dicho diámetro segn el

Ane>o +-. El largo de los tramos de tu"o liso re%uerido se calculó de acuerdo a

las distancias estimadas segn un es%uema tentati$o realizado de acuerdo a la

u"icación de los componentes de la ma%uinaria frigorífica en la instalación. La

suma entre el largo de tu"o recto # el largo e%ui$alente de los accesorios

corresponde al largo total estimado de la tu"ería.

La caída de presión para la línea de succión fue calculada segn la

ecuación -.+<! entregada por 5L1A4E (+,,-.



(

flu#e en cada tramo de la tu"ería! e>presado en IK Qtabla corresponde a la

potencia refrigerante indicada en el Ane>o ++! e>presada en I.

La caída de presión por roce de la línea de lí%uido fue calculada segn

la ecuación -.+:! entregada por 5L1A4E (+,,-.

∆ P = ∆ P tabla * (real (-.+:r

tabla

en la %ue ∆ P r ! corresponde a la caída de presión por roceK ∆ P tabla es la caída de

presión para la cual está confeccionada la ta"la (=;: /aK (real es el largo total

de la tu"ería de lí%uido! e>presada en metros! #K (tabla es el largo en el cual está

"asada la prdida de carga de la ta"la (3 m.

La presión estática de"ido a la ele$ación $ertical corresponde al

producto entre la densidad del refrigerante (a la temperatura de condensación

# la distancia total de ele$ación $ertical (D5A)!3B=,.

∆ P est4tica (gm+ V ⟩ (gm- * h (m (-.+?



1+*+)) Selecci.n de dis,osii4os auo"0icos+ e eligieron diferentes

dispositi$os para el control automatizado de la instalación! re%ueridos paras lascondiciones de funcionamiento %ue e>igen los productos.

La elección del termostato se realizó so"re la "ase de

recomendaciones de uso dadas por el fa"ricante (Ane>o +<.

La elección de la $ál$ula solenoide se realizó segn el caudal de $apor

refrigerante circulado! so"re el cual se seleccionó la $ál$ula de ta"las

prediseñadas por el fa"ricante (Ane>o +:.

La $ál$ula reguladora de presión fue seleccionada segn el diámetro

de la tu"ería de succión (Ane>o +?.

1+*+)* A,araos ane5os al circuio+ e seleccionaron distintos implementos

segn re%uerimientos de la instalación.

El filtro deshidratador! $isor de lí%uido # $ál$ulas de paso son

seleccionados de acuerdo al diámetro de la tu"ería en la cual serán instalados



los implementos %ue generan el ma#or consumo de energía de la instalación

diseñada.

1+1+) Cosos de in4ersi.n+ Los costos totales de in$ersión de la instalación

inclu#en los costos de materiales de construcción (colocados en la ciudad #

costos de construcción de la cámara de refrigeración. Además! se determinaron

las proporciones de los distintos componentes en el costo total de in$ersión.

e determinaron los costos relati$os a la ma%uinaria frigorífica (puesta

en la ciudad # las proporciones de los e%uipos! inclu#ndose los costos de la

ma%uinaria # los distintos dispositi$os! además de los costos de instalación de

los e%uipos.

Los costos de materiales de construcción # má%uinas corresponden

principalmente a cotizaciones proporcionadas por empresas de la egión

0etropolitana # de la ciudad de Co#hai%ue! las cuales fueron realizadas durante

el mes de 9unio de +,,-. A las cotizaciones realizadas en la egión

0etropolitana se le adicionó el recargo por transporte a la ciudad de Co#hai%ue.



La carga trmica horaria durante la cosecha fue calculada segn el

promedio de las cargas horarias para cada día. e determinó la carga trmicadurante el almacena9e en el mes de a"ril por la diferencia entre la carga má>ima

durante la cosecha # la carga trmica por calor a retirar del "in # el producto

almacenado para ese día. )odas las cargas están e>presadas en calh #

fueron transformadas a Iatt.

/ara el cálculo de costos no se inclu#e el factor de seguridad de 3,

ni se prorratean las cargas para un funcionamiento diario de 3= horas. Dichos

factores son sólo recomendados para la elección de la ma%uinaria frigorífica

segn lo indicado por D5A) (3B=,.

Dado %ue las cargas están e>presadas en Iatt! fueron multiplicadas

por +< hdía para o"tener la carga en IHhdía (QTi. El cálculo de horas de

funcionamiento de la ma%uinaria por día (T5 ! corresponde la relación entre la

carga diaria # la capacidad del compresor (ecuación -.+;. La capacidad

frigorífica del compresor (QC ! el cual se encuentra integrado a la unidad

condensadora! fue estimada por interpolación de los $alores indicados en el

Ane>o 3-! para una temperatura de condensación de -,GC! # se encuentra



los meses de ma#o a diciem"re se calcularon por el producto entre el nmero

de días del mes respecti$o! es decir -, ó -3 días segn corresponda! # lashoras de uso diario para cada mes en particular.

Los costos anuales por consumo de energía se determinaron segn el

producto entre la potencia de cada motor (I! el tiempo anual de

funcionamiento (h # el costo por consumo de energía (IHh. En motores seconsidera el costo por consumo de energía segn tarifa A)-! indicada para el

año del estudio.

El costo total anual por concepto de energía elctrica corresponde a la

suma entre los costos por energía consumida anualmente! costos por potencia

contratada # costo fi9o por cliente. El costo de potencia contratada se calculó

segn el re%uerimiento de un transformador de 3, I! cu#o arriendo se estimó

por un periodo de 3+ meses al tratarse de un contrato o"ligatoriamente anual.

De la razón entre el costo total anual por consumo de energía elctrica

# la masa total almacenada se o"tu$o el aumento del precio del producto por

unidad de peso (ecuación -.+=.



2 PRESENTACI#N % DISCUSI#N DE RESULTAD#S

2+) Descri,ci.n del "ercado co",rador+

En el Cuadro 3 se muestra la demanda actual apro>imada en forma

mensual de los productos considerados en el diseño de la cámara derefrigeración! para am"os supermercados.

CUADR# )+ Canidades a,ro5i"adas "ensuales re/ueridas ,or los

su,er"ercados+

)emporada 0es [anahoria (g 7etarraga (g epollo (6nid.

A"ril =.=+, =<, -.?:,

0a#o =.=+, =<, -.?:,

7a9aOunio =.=+, =<, -.?:,

Oulio =.=+, =<, -.?:,

Agosto =.=+, =<, -.?:,

eptiem"re =.=+, =<, -.?:,5ctu"re B.=,, 3.?-, ?.=3,

4o$iem"re B.=,, 3.?-, ?.=3,



hasta diciem"re! poca de "a9a oferta de producto fresco en "uenas

condiciones.

2+* Esudio :cnico+

El análisis de los parámetros tcnicos define las características de las

dimensiones # materiales de construcción más adecuados para la cámara

refrigeración! así como el sistema de refrigeración %ue de"e ser empleadosegn las condiciones am"ientales e>teriores # el tipo de producto %ue es

almacenado en su interior.

2+*+) Ca,acidad de la c0"ara de refrigeraci.n+ Dado %ue la demanda de los

productos e%ui$ale a un periodo de ocho meses (cinco meses de temporada

"a9a # tres meses de temporada alta! las cantidades %ue de"en ser

almacenadas son de ;-.:,, g de zanahoria! B.3,, g de "etarraga # -=.?:,

unidades de repollo. Considerando un peso promedio por unidad de repollo de

3!? g apro>imadamente! se almacenaría el e%ui$alente a ?3.B,, g.

e prefiere almacena9e en "ins en lugar de almacena9e a granel de"ido

a %ue se guardarán distintos productos en su interior %ue de"en mantenerse



de "ins %ue serán almacenados. En el Cuadro + se muestra el nmero de "ins

necesarios por cada producto.

CUADR# *+ C0lculo de n>"ero de 8ins oales /ue ingresan en la c0"ara

a dise7ar+

/roducto )otal (g 0asa de producto

"in (g

por 4G de "ins

[anahoria ;-.:,, ::, 3-<7etarraga B.3,, ?,, 3?epollo ?3.B,, :,, 3+<)otal 3<<.:,, H +;<

La capacidad de la cámara de"e tener un $olumen %ue permitaalmacenar alrededor de +;< "ins! e%ui$alentes a ;-.:,, g de zanahoria! B.3,,

g de "etarraga # ?3.B,, g de repollo.

2+*+* Condiciones de dise7o+ El Cuadro - muestra las condiciones e>teriores

de diseño durante los meses de funcionamiento de la cámara a pro#ectar! comotemperatura (am"iental # del suelo # humedad relati$a. e inclu#en las

t t d di ñ í i ( "i t l d l l l á







Del análisis del Cuadro ?! se conclu#e %ue la distri"ución %ue más se

a9usta a las necesidades es apilar : "ins # colocar ; "ins de ancho! por = "insde largo. Esta distri"ución e>cede en ? "ins la cantidad re%uerida! lo cual es

desea"le por permitir almacenar cual%uier pe%ueño incremento %ue se tenga en

la producción o la demanda del producto.

Las otras alternati$as interesantes sonJ (3 apilar < "ins # colocar ;

"ins de ancho # 3, de largoK (+ apilar : "ins # colocar : de ancho # 33 de largo

#K (- apilar : "ins de alto! colocar ? "ins de ancho # 3, "ins de largo.

La primera alternati$a se descartó de"ido a %ue aun%ue permite

almacenar +=, "ins (al igual %ue la alternati$a elegida! la distri"ución

presentada e>pone una ma#or superficie al e>terior! lo cual no es deseado

de"ido a la ganancia de carga trmica por paredes.

La segunda alternati$a fue descartada de"ido a %ue se a9usta

e>cesi$amente a los re%uerimientos! lo %ue per9udicaría cual%uier pe%ueño

incremento en la cantidad de hortalizas %ue se almacenen. Además! a

diferencia de la alternati$a escogida! sta alternati$a presenta un ligero



De"ido a %ue la distri"ución elegida e>cede en ? "ins a la cantidad

estimada para almacenar! para efectos de cálculos posteriores se asignan dos"ins a la cantidad total de zanahorias! un "ins adicional a la cantidad de

"etarraga # - "ins a la cantidad de repollo. La capacidad de almacenamiento en

unidad de peso de la cámara sería de ;<.=,, g de zanahoria (3-? "ins > ::,

g"in! 3,.+,, g de "etarraga (3;"ins > ?,, g"in # ?-.,,, g de repollo

(3+? "ins > :,, g"in

Dado el tamaño estimati$o de la cámara! para el diseño se considera

un apilamiento de cinco "insK espacio entre "ins # techo de ,!: mK espacio entre

"ins # muros de ,!? m #K espacio entre "ins de ,!3: m. e de"e de9ar un pasillo

interior de -!< m de ancho! para facilitar la carga # descarga con hor%uilla

ele$adora.

CUADR# 9+ Dealle de "edidas de es,acia"ieno @ "edidas ,ara la

disri8uci.n elegida seg>n di"ensiones de los 8ins+

Condiciones de diseño Distancia (meparación entre "ins ,!3:eparación "inHmuro ,!?, ió "i t h , :,



encuentran en el Cuadro =. El pasillo interior puede ser u"icado tanto en el

ancho de la cámara! como en el largo. De este cuadro! se desprende %ue lame9or distri"ución! mantenindose constante la altura! es colocar el pasillo en el

largo de la cámara! #a %ue e>pone una menor área para las necesidades de

almacenamiento re%ueridas.

CUADR# ;+ Di"ensiones ineriores de la c0"ara @ 0rea oal e5,uesa

seg>n u8icaci.n del ,asillo+

Dimensiones /asillo Ancho /asillo Largo

Altura (m :!,: :!,:

Ancho (m 3-!=B 3,!?<

Largo (m 3+!,3 3:!+?

Area del piso # techo (m] ---!? -+<!; Area paredes ancho (m] 3<,!- 3,;!:

Area paredes largo (m] 3+3!- 3:<!3

Area total (m] :B:!+ :=?!-

*olumen interior (m\ =<+!< =+,!,

Considerando los espacios entre "ins! muros # pasillos interiores! lasdimensiones reales internas de la cámara corresponden a las indicadas en el



'I$URA 2+ Visa en ,lana de di"ensiones ineriores de la c0"ara @

disri8uci.n de 8ins+



2+*+2 Es,ecificaciones consruci4as+ e detallan las características de los

materiales ocupados en la construcción de la cámara de refrigeración.

/ara la construcción de muros # techo se eligen paneles udne$

(Ane>o - de 3,, mm de espesor! recomendado por el fa"ricante para cámaras

con temperaturas interiores de ,GC. e elige un panel de tipo autosoportante!

con sistema machihem"rado de unión lateral (Figura ?! constituido por un

ncleo de poliestireno e>pandido de 3,, mm de espesor! recu"ierto por am"as

caras con una lámina de acero gal$anizado # prepintado de ,!: mm de espesor.

La "arrera de $apor está constituida por la lámina de acero e>terior.

Este panel presenta las siguientes $enta9as! respecto a construcción de

al"añileríaJ

− permite fácil monta9e! lo %ue minimiza tiempo para la entrada en

funcionamiento de la cámara de refrigeración!

− sus materiales otorgan resistencia mecánica (frente a esfuerzos de

pandeo! fle>ión # cargas de $iento! # resistencia a la corrosión!



cielo son colgados mediante un sistema de suspensión (Figura =! constituido

por discos de aluminio! perno de poliamida central! tensor! cadena # grilletes dealta seguridad con resistencia de <,, g de carga de tra"a9o.

'I$URA 6+ Dealle de uni.n "ac-i-e"8rada enre ,aneles+

F6E4)EJ A'LA/5L (+,,-.



'I$URA ;+ Dealle del sise"a de sujeci.n del cielo+

F6E4)EJ A'LA/5L (+,,-.

El piso estará constituido en su parte inferior por una capa de

polietileno de ,!< mm de espesor como sello de $apor! so"re la cual se colocaráun radier de +,, mm de espesor! luego un ncleo de poliestireno e>pandido de

-



e elige una puerta de apertura manual de corredera! de +!3 m de

ancho # +!; m de alto. Cuenta con una aislamiento de poliuretano e>pandido de=, mm de espesor! recu"ierto por láminas de acero gal$anizado prepintado de

,!: mm de espesor. 'nclu#e marco autosoportante # resistencia elctrica %ue

impide la formación de escarcha entre la puerta # el marco.

e re%uiere una estructura metálica e>terna con el o"9eti$o principal de

su9etar los paneles %ue componen el techo (Figura B.

'I$URA <+ Dealle de gal,.n e5erior ,ara c0"aras de refrigeraci.n

ela8orada con ,aneles ,refa8ricados+



tipo de superficie a analizar se utilizó la ecuación -.;K la resistencia trmica de

cada elemento se realiza utilizando la ecuación -.=.

Los coeficientes de conducti$idad trmica # de conductancia trmica

fueron o"tenidos de los Ane>os - # <. Los coeficientes de conductancia

superficial para aire tran%uilo # aire en mo$imiento (<, mh fueron o"tenidos

del Ane>o :! en el cual las $elocidades de circulación de aire están e>presadas

en millash # los coeficientes de conductancia superficial! denominado como f !

en "tuhpie+GF! por lo %ue las unidades fueron a9ustadas a su e%ui$alente en

mh # calhm+GC respecti$amente.

En el Cuadro B se encuentran las características trmicas de los

materiales %ue componen los muros # techo (paneles udne$! # los

coeficientes de con$ección segn la $elocidad de circulación del aire e>terno e

interno de la cámara.

CUADR# <+ C0lculo del coeficiene oal de rans"isi.n de calor @

resisencia :r"ica ,ara "aeriales de "uros @ ec-o+

0aterial (calhmGC Espesor (m C 3C



corresponde a +!:; hm+GCcal. El coeficiente total de transmisión de calor se

o"tu$o utilizando la ecuación -.;! # corresponde a ,!-=B calhm+

GC.

En el Cuadro 3, muestran las características trmicas del piso. Los

cálculos se realizaron con el mismo procedimiento utilizado en el caso de muros

# techo. En este caso no se inclu#e el coeficiente de con$ección e>terno! de"ido

a %ue el efecto del mo$imiento de aire en el suelo se considera nulo paraefectos de cálculo.

CUADR# )=+ C0lculo del coeficiene oal de rans"isi.n de calor @

resisencia :r"ica ,ara ,iso+

0aterial (calhmGC Espesor (m C 3Cadier ,!;BB ,!+,, -!BB: ,!+:,2ormigón ,!BB; ,!3,, B!B;, ,!3,,

Aislación ,!,<3 ,!,:, ,!=3< 3!++BCoeficiente de con$ección h 3h'nterno (aire tran%uilo B!, ,!333

V 3!?B,6 V ,!:B+

El Cuadro 33 muestra las características trmicas de la puerta

calculada del mismo modo %ue en el caso de muros # techo



Los datos o"tenidos de coeficiente de transmisión total de calor! área

de cada una de las superficies! # las diferencias de temperatura entre el e>terior e interior de la cámara son ordenados en los Cuadro 3+. e corrigieron las

temperaturas de diseño por mes (∆) segn la tolerancia por radiación solar

referidas en el Ane>o ?.

De acuerdo a la temperatura de diseño e>terior e interior! a lasdimensiones de la cámara # al coeficiente de transferencia de calor de los

materiales! se o"tu$o la carga trmica total de las superficies de la cámara para

cada mes (Cuadro 3-. Los cálculos fueron realizados utilizando la ecuación

-.?.

<.+.:.+ Cálculo de carga trmica del producto # em"ala9e. La carga dependerá

en gran parte de la frecuencia de entrada de los distintos productos a la

cámara. La "etarraga es cosechada durante la primera semana de marzo! la

zanahoria desde la segunda semana de marzo hasta principios de a"ril # el

repollo es cosechado durante la primera %uincena de a"ril.

La carga diaria de cada producto %ue de"e ser enfriada e>presada en





CUADR# )2+ C0lculo del n>"ero de 8ins con ,roducos /ue ingresan a

la c0"ara diaria"ene durane el ,eriodo de cosec-a+

/roducto )otalcosechado (g

Duración de lacosecha (días

Carga diaria deenfriamiento (g

4G "insde prod.

7etarraga 3,.+,, ? 3.;,, +.=-[anahoria ;<.=,, 3< :.-<- B!;+epollo ?-.,,, 3< <.:,, B

El nmero de "ins %ue ingresa a la cámara se apro>ima al entero! por

lo cual! de"en modificarse las cantidades totales %ue entran diariamente #! en

consecuencia! se modifica la masa total de producto %ue será almacenado. El

Cuadro 3: contiene las cantidades definiti$as %ue podrán ser almacenadas.

CUADR# )3+ C0lculo ,ara la ca,acidad oal de ,roduco /ue ingresa a la

c0"ara? seg>n a,ro5i"aci.n al enero en el n>"ero de 8ins+

/roducto 4G "ins deproductodía

Carga diaria deenfriamiento (g

Duración decosecha (días

Capacidadtotal (g

7etarraga - 3.=,, ? 3,.=,,

[anahoria 3, :.:,, 3< ;;.,,,epollo B <.:,, 3< ?-.,,,)otal H H -< 3:,.=,,



Dado %ue el producto entra en pe%ueñas cantidades a la cámara # la

cosecha está programada para %ue ingrese un tipo de producto por el lapso dela cosecha! la cámara enfriará rápidamente los primeros "ins de producto # el

enfriamiento se irá haciendo más lento en la medida %ue se necesite remo$er

ma#or calor de respiración.

El calor %ue de"e ser retirado del producto! %ue llega a temperatura de

campo! de"e "a9arse a la temperatura final de almacena9e # se calcula de

acuerdo a la ecuación -.B. El calor específico en calgGC es o"tenido del

Ane>o ; para los productos # el em"ala9e. En el Cuadro 3? se muestra la

cantidad de calor %ue de"e ser remo$ida para cada producto # el em"ala9e. En

el caso del calor %ue de"e ser retirado diariamente del em"ala9e! se inclu#e el

cálculo de carga trmica para un nmero de -! 3, # B "ins! re%ueridos para

almacenar "etarraga! zanahoria # repollo! respecti$amente. Las temperaturas

de ingreso del em"ala9e $arían segn la temperatura de diseño del mes en el

cual son almacenados.

CUADR# )6+ C0lculo del calor sensi8le /ue de8e ser reirado diaria"ene

de los ,roducos @ e"8alaje+



<.+.:.- Cálculo de cargas por calor de respiración. /ara realizar el cálculo de

calor de respiración total de los productos (Qr se utiliza la ecuación -.3+. En el Ane>o =! se encuentra el calor de respiración para los distintos productos.

Las cantidades de producto $arían cada mes! #a %ue durante la

cosecha ingresan las hortalizas a la cámara de forma constante # en cantidades

relati$amente grandes! mientras %ue en los meses siguientes se comercializan

los productos disminu#endo las cantidades a una menor tasa %ue la intensidad

de ingreso del producto #! en consecuencia! disminu#e el calor de respiración.

La disminución de producto al interior de la cámara se produce a una tasa

menor durante los meses de temporada "a9a # ma#or en los meses de

temporada alta (Cuadro 3.

/ara el cálculo de la masa mensual de producto! se consideraron las

proporciones entre las cantidades transadas durante la temporada "a9a #

temporada alta. Con estas proporciones! segn las cantidades finales

consideradas para el diseño! se determinan las cantidades mensuales de cada

producto %ue %uedan en la cámara. En el Cuadro 3; se detallan las cantidades

má>imas de producto para cada mes! el calor de respiración de cada producto #





<.+.:.< Cálculo de carga trmica por cam"ios de aire. El cálculo se realiza

utilizando la ecuación -.3-. egn el Cuadro =! el $olumen interior correspondea =+, m-. Del Ane>o B! el $alor n para dicho $olumen corresponde a +!=

reno$aciones por día. El $alor "# es o"tenido para cada mes! de acuerdo a la

ecuación -.3<.

De la carta psicromtrica del Ane>o 3,! se o"tu$o el $olumen

específico del aire en l"pie-! # la entalpía en "tul"! cu#as unidades fueron

a9ustadas al sistema mtrico (gm- # calh respecti$amente. El Cuadro 3=

muestra las condiciones am"ientales de diseño # los $alores de densidad #

entalpía del aire para cada mes. En el Cuadro 3B se muestra la carga total por

cam"ios de aire para cada mes segn la ecuación -.3-.

CUADR# );+ Condiciones de enal,ía @ densidad del aire e5erior ,ara

cada "es @ condiciones ,ara el aire al inerior de la c0"ara+

0es )emperatura dediseño (GC

2umedad

elati$a (

*olumen esp.

(m\Fg

Densidad

(gFm\

Entalpía

(OFg

Entalpía

(calFg

0arzo 3B!< ;+!= ,!=< 3!3B <? 33 A"ril 3?!, ;?!, ,!=- 3!+, -= B

0a#o 3:!, =-!+ ,!=- 3!+3 -= B

O i 33 3 =? , , =3 3 +- +B ;



CUADR# )<+ C0lculo de carga :r"ica ,or ca"8ios de aire ,ara cada "es+

0es "# (calm\ *olumen de lacámara (m\

4mero dereno$acionesdía

Carga cam"ios deaire (calh

0arzo 33 =+, +!= 3.,,: A"ril = =+, +!= =,,0a#o = =+, +!= =,-Ounio ? =+, +!= :?-Oulio = =+, +!= ;+<

Agosto ? =+, +!= :==

eptiem"re ; =+, +!= ??=5ctu"re = =+, +!= ;<:4o$iem"re 3, =+, +!= B+?Diciem"re 3+ =+, +!= 3.3,<

<.+.:.: Cálculo de carga trmica por iluminación. /ara la cámara se re%uiere

una potencia de iluminación de 3!=? Im+! calculado segn la ecuación -.3:.

Dado %ue la superficie de la cámara es de 3?; m+! se re%uieren -33 I. e

de"en colocar = tu"os de <, I cada uno para producir la luminosidad

re%uerida! por lo %ue la potencia de iluminación es de -+, I. /or lo tanto!

segn la ecuación -.3?! la ganancia de calor por iluminación %ue de"e ser

remo$ido sería de apro>imadamente -<< calh.





CUADR# *=+ Cargas :r"icas diarias durane el ,eriodo de cosec-a ,or

calor sensi8le ,roducos @ e"8alaje? calor de res,iraci.n @

c0lculo de acu"ulaci.n de calor ,or res,iraci.n+

Días /roducto

cosechado

Carga producto

(calFh

Carga "ins

(calFh

Carga respiración

(calFh

Carga prod. W "in

(calFh

Carga resp. acum.

(calFh

3 7etarraga :B< 3<3 :: ;-: ::+ 7etarraga :B< 3<3 :: ;-: 33,

- 7etarraga :B< 3<3 :: ;-: 3?:

< 7etarraga :B< 3<3 :: ;-: ++,

: 7etarraga :B< 3<3 :: ;-: +;:

? 7etarraga :B< 3<3 :: ;-: --,

; [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- <??

= [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- ?,3

B [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- ;-?

3, [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- =;3

33 [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.,,?

3+ [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.3<+3- [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.+;;

3< [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.<3+

3: [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.:<;

3? [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.?=+

3; [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.=3=

3= [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- 3.B:-

3B [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- +.,==

+, [anahoria 3.=3+ <;3 3-: +.+=- +.++-+3 epollo +.?3- -:, ?+ +.B?- +.+=:

++ epollo +.?3- -:, ?+ +.B?- +.-<=



CUADR# *)+ Calor diario oal /ue de8e ser re"o4ido de la c0"ara+

Días /roductocosechado

)otal acum. carga prod.calFh

Carga sup.calFh

Carga lucescalFh

Carga cam"io airecalFh

)5)ALcalFh

3 7etarraga ;B, <.+:< -<< 3.,,: ?.-B<+ 7etarraga =<: <.+:< -<< 3.,,: ?.<<B- 7etarraga B,, <.+:< -<< 3.,,: ?.:,<< 7etarraga B:: <.+:< -<< 3.,,: ?.::B: 7etarraga 3.,3, <.+:< -<< 3.,,: ?.?3<? 7etarraga 3.,?: <.+:< -<< 3.,,: ?.??B

; [anahoria +.;<B <.+:< -<< 3.,,: =.-:+= [anahoria +.==< <.+:< -<< 3.,,: =.<==B [anahoria -.,3B <.+:< -<< 3.,,: =.?+-3, [anahoria -.3:: <.+:< -<< 3.,,: =.;:=33 [anahoria -.+B, <.+:< -<< 3.,,: =.=B-3+ [anahoria -.<+: <.+:< -<< 3.,,: B.,+=3- [anahoria -.:?, <.+:< -<< 3.,,: B.3?<3< [anahoria -.?B: <.+:< -<< 3.,,: B.+BB

3: [anahoria -.=-3 <.+:< -<< 3.,,: B.<-<3? [anahoria -.B?? <.+:< -<< 3.,,: B.:?B3; [anahoria <.3,3 <.+:< -<< 3.,,: B.;,<3= [anahoria <.+-? <.+:< -<< 3.,,: B.=<,3B [anahoria <.-;3 <.+:< -<< 3.,,: B.B;:+, [anahoria <.:,; <.+:< -<< 3.,,: 3,.33,+3 epollo :.+<= -.:;: -<< =,, B.B?;++ epollo :.-33 -.:;: -<< =,, 3,.,-,

+- epollo :.-;- -.:;: -<< =,, 3,.,B++< epollo :.<-: -.:;: -<< =,, 3,.3:<+: epollo :.<B; -.:;: -<< =,, 3,.+3?



calh. A este resultado se adiciona un 3, como factor de seguridad! por lo

cual la carga total de refrigeración asciende a 33.=:< calh.

El cálculo de 33.=:< calh considera el funcionamiento continuo del

motor durante el día para condiciones de carga trmica má>ima. e de"e tener

un tiempo mínimo de detención para permitir el deshielo de los e$aporadores!

#a %ue la escarcha "a9a considera"lemente su eficiencia. /or este! moti$o se

consideran tiempos de funcionamiento menores a +< horas. /ara el diseño de

la cámara se prorrateó la carga trmica diaria en 3= horas! por lo %ue la carga

de diseño total e%ui$ale a 3:.=,? calh ó 3=!< I.

En el Cuadro ++ se resumen las cargas trmicas mensuales calculadas

para la poca de almacena9e de los productos! mientras %ue en el Cuadro +- se

calcularon las cargas trmicas totales producidas por mes durante el periodo de

almacena9e! las %ue son corregidas con el factor de seguridad # tiempo de

funcionamiento de 3= horas! al igual %ue en el caso anterior.

CUADR# **+ Disri8uci.n "ensual de la cargas :r"icas -orarias durane



CUADR# *1+ Cargas :r"icas -orarias seg>n "es de al"acenaje @

correcciones ,or facor de seguridad @ ie",o defunciona"ieno+

0es Carga má>imamensual (calh

Carga má>ima mensualcon f.s. 3, (calh

Carga remo$idaen 3= h (calh

Carga remo$idaen 3= h (I

0a#o ;.<+- =.3?? 3,.==; 3+.??-Ounio ?.,+? ?.?+B =.=-= 3,.+;BOulio ?.,B< ?.;,- =.B-= 3,.-B:

Agosto :.<;; ?.,+: =.,-- B.-<-eptiem"re :.:3; ?.,?B =.,B3 B.<33

5ctu"re :.B,; ?.<B; =.??- 3,.,;?4o$iem"re ?.+=< ?.B3- B.+3; 3,.;+,Diciem"re ?.?;; ;.-<: B.;B< 33.-B3

Las cargas permanecen relati$amente constantes durante el periodoen el cual son almacenados los productos. Esto se de"e a %ue la carga trmica

por superficies # por cam"ios de aire se incrementa en el periodo %ue se tiene

menor cantidad de producto al interior de la cámara! lo %ue significa %ue las

cargas por respiración son menores.

En el Cuadro +< se muestra el cálculo de las cargas trmicas para



CUADR# *2+ Cargas :r"icas -orarias "íni"as durane los "eses de

"a@o a agoso+

0es Carga mínima por

superficies calFh

Carga por luces

calFh

Carga mínima por

respiración calFh

Carga minima

mensual calFh

0a#o H+-; -<< +.;:: +.=?+Ounio H+.?3= -<< +.<3: 3<3

Oulio H3.B:B -<< +.,;: <?,

Agosto H;,= -<< 3.;-: 3.-;+

2+*+6 Elecci.n del refrigerane+ e opta por la utilización de uno de los

refrigerantes ecológicos H3-<a # H<,<a! so"re los cuales se realiza un

análisis comparati$o teórico como referencia para tener un acercamiento de las

necesidades de potencia re%uerida en la compresión! $olumen de refrigerantecirculado! flu9o de masa refrigerante circulada! efecto refrigerante # capacidad

re%uerida por el condensador. Las propiedades de saturación de los

refrigerantes se encuentran especificadas en los Ane>os 33 # 3+.

/ara la comparación de los refrigerantes se determinan los parámetrosde efecto refrigerante! flu9o de masa circulado! $olumen %ue de"e remo$er el

l t " 9 li d l i







La potencia teórica re%uerida por un compresor funcionando con H

<,<a seríaJ

PT (IVX(3<!-_:!+("ar`(3,,.,,,(/a"arY ` X(+3!?(m-h-?,, sbY

PT (I V :!:

Del análisis de los Cuadros +; # += # la ecuación -.++! se conclu#e

%ue! teóricamente! de"iera optarse por un sistema %ue funcione con H3-<a!

de"ido al menor (aun%ue le$e re%uerimiento de potencia de compresión #

ma#or efecto refrigerante.

2+*+9 Elecci.n de la unidad condensadora+ La capacidad re%uerida para la

unidad condensadora corresponde a 3=!< I! por lo %ue se elige a%uella %ue

presente ma#or rendimiento segn el refrigerante empleado.

De los Ane>os 3- # 3<! se escoge la unidad %ue funciona con

refrigerante <,<a # de potencia frigorífica apro>imada de 3B!: I para las

condiciones de tra"a9o re%ueridas! dado %ue re%uiere un motor con una



Como e9emplo! se selecciona la unidad condensadora de la

marca Frascold! modelo A ; -- H(@+! %ue cumple con las necesidades derefrigeración de la cámara diseñada. Es seleccionada segn una temperatura

de e$aporación de H:GC # temperatura de condensación de -,GC. us

características más rele$antes se encuentran en los Ane>os 3: # 3?.

La unidad estándar inclu#e un compresor semihermtico con sus

respecti$as $ál$ulas de ser$icio # un motor de :!: IK fle>i"le anti$i"raciónK

condensador enfriado por aire con + $entiladores de flu9o aspiranteK tan%ue

acumulador de lí%uido con $ál$ula de ser$icio # $ál$ula de seguridad.

<.+.;.3 E%uipamiento ane>o a la unidad condensadora. /ara me9orar el

funcionamiento # adaptar la unidad condensadora a las condiciones en las

cuales tra"a9ará! a dicha unidad puede incluírsele sistemas de control #

regulación automática. /ara la unidad condensadora se seleccionaron los

siguientes dispositi$os # modelos! cu#as marcas pueden ser reemplazadas por

sus e%ui$alentesJ

H /resostato de "a9a # alta presión! modelo 1/3: de la marca Danfoss.



− forma compacta!

− tamaño reducido!− facilidad de instalación # mantención!

− o"tención de una temperatura más uniforme! de"ido a la rápida circulación

del aire!

− fácil automatización del sistema.

/ara la elección de unidades enfriadoras marca Aircoil! tomada como

e9emplo para este caso! los datos de potencia re%uerida de"en ser corregidos!

de"ido a %ue el catálogo (Ane>o 3; presenta potencias estimadas para

diferencias de temperaturas (D.).! entre la cámara # e$aporador! de ; # 3,GC.

Estos datos son corregidos segn la ecuación -.+-! entregada por la mismafirma para la elección de sus productos.

El D.). re%uerido corresponde a :GCK el D.). del catálogo corresponde

a un D.). de ; # 3,GCK el "c escogido es de ,!B+ segn una frecuencia de

deshielos cada < horas (Ane>o 3B.

El Cuadro +B muestra el cálculo realizado para estimar la potencia



Dado %ue todas las hortalizas re%uieren la misma tasa de circulación

de aire! se tiene una suma de 3:,!= toneladas de todos los productos al interior

de la cámara. i se opta por una tasa de circulación intermedia! o sea +: ls t! la

tasa total de circulación corresponde a 3-.:;+ m-h. En la elección de los

e$aporadores se de"e che%uear esta condición de modo de satisfacer

correctamente dicho re%uerimiento.

De acuerdo con el catalogo del Ane>o 3;! se opta por utilizar dos

unidades enfriadoras modelo DE 3=: EH! las cuales en con9unto generan

+:.=B, calh (para un D.). de ;GC # una circulación de aire de 3=.?<, m-h.

5tras características rele$antes se encuentran en el Ane>o 3=.

/ara realizar una correcta instalación de los e$aporadores # líneas de

tu"erías! la distri"ución al interior de la cámara será en definiti$a! como se

muestra en la Figura 3,.

La flecha de aire %ue alcanza los 3B m! permite la u"icación de los

e$aporadores de modo %ue el flu9o de aire circule por la parte más e>tensa de la

cámara. De esta forma se disminu#e el largo en el tendido de tu"erías.



'I$URA )=+ Disri8uci.n de la c0"ara de refrigeraci.n seg>n u8icaci.n

de las unidades enfriadoras+



e$aporadores para un D.). ;GC es de +:.=B, calh! reemplazando en la

ecuación -.+-! se calculó %ue la potencia re%uerida ( P R para un D.). de :GC!corresponde a 3:.=,? calh! ó :!,B+ ).. (toneladas de refrigeración.

Dado %ue se trata de dos $ál$ulas de e>pansión! para cada una se

opta por el orificio de $ál$ula Danfoss! modelo 4G ,?! con capacidad para +!?

)..! el más cercano a los re%uerimientos de cada e$aporador (Ane>o +3.

2+*+)= Di"ensiona"ieno de las u8erías de fluido refrigerane+ La caída de

presión má>ima permitida en la tu"ería no de"e superar una caída de presión

e%ui$alentes a una disminución en la temperatura de saturación de 3G1 para

cual%uier refrigerante! por lo %ue para el refrigerante <,<a! la caída de presión

má>ima permitida e%ui$ale a ,!3= "ar para $apor # ,!3B "ar para lí%uido (Ane>o

3+.

<.+.3,.3 Dimensionamiento de la tu"ería de succión. /ara %ue el aceite regrese

al cárter del compresor no es necesario %ue la $elocidad de circulación del

refrigerante presente un $alor mínimo! de modo %ue se produzca el arrastre del

lu"ricante. Esto se de"e a %ue los e$aporadores están u"icados so"re el ni$el



'I$URA ))+ Visa iso":rica de la u8ería de succi.n+

El Cuadro -, muestra el tipo de accesorio (fitting re%uerido para cada



ta"la está diseñada para una temperatura de condensación de <,GC! la

capacidad entregada en el Ane>o ++ se corrigió para una temperatura de

condensación de -,GC multiplicándola por el factor 3!3;. El Cuadro -3 muestra

la capacidad real de cada línea! la capacidad seleccionada del Ane>o ++! la

capacidad corregida para una temperatura de condensación de -,GC # el

diámetro re%uerido para cada tramo.

CUADR# 1)+ Ca,acidad corregida ,ara cada ra"o @ di0"eros

re/ueridos ,ara la línea de succi.n+

)r a m o Capacidad Capacidad Capacidad4G ector (I seleccionada (I corregida (I

Diametro del tu"o mm4ominal 'nterior

3 E$.3Hucc.ppal. B!;: 3-!+3 3:!<? += +?!,<

+ E$.+Hucc.ppal. B!;: 3-!+3 3:!<? += +?!,<- ucc.ppalHcomp. 3B!:, +-!,, +?!B3 -: -+!3-

egn los diámetros seleccionados se estima el largo e%ui$alente de

los accesorios utilizados (Cuadro -+ de acuerdo al Ane>o +-! e>presado en

pies # posteriormente adaptado al sistema mtrico.



En el Cuadro -- se muestra el largo total de tu"o recto # el largo

e%ui$alente total de los accesorios para cada tramo. )am"in se muestra la

caída de presión e>presada su e%ui$alente de caída de temperatura en R1 para

cada sección! calculada segn la ecuación -.+<.

CUADR# 11+ Largo oal de la u8ería @ caída de ,resi.n e5,resada en

au"eno de e",eraura G ,or ra"o+ ) ra m o Largo tu"ería Largo e%ui$alente Largo total

por Caída de

4G ector (m accesorios (m tramo (m presión (G13 E$aporador3Hucción principal +!;+ 33!3- 3-!=< ,!+<+ E$aporador3Hucción principal +!;+ 33!3- 3-!=< ,!+<- ucción principalHcompresor :!++ 3:!3+ +,!-< ,!<?

Los tramos 3 # + se 9untan en la línea principal de succión # llegan con

la misma caída de presión! por lo %ue al llegar a la succión del compresor el

refrigerante presenta una caída de presión de ,!<?G1 superior a los ,!+<G1.

Esto implica una caída de presión e%ui$alente a una caída de temperatura de

,!;,G1 desde %ue el refrigerante sale de los e$aporadores hasta %ue llega a la

succión del compresor! de"ido al roce con las paredes de la tu"ería.



'I$URA )*+ Visa iso":rica de la línea de lí/uido+

El tipo # nmero de accesorios se muestra en el Cuadro -<! segn su



e$aporación de _:GC se o"tiene interpolando entre las capacidades dadas para

temperaturas de e$aporación de _+, # :GC. El cuadro está diseñado para una

temperatura de condensación de <,GC # en el caso de líneas de lí%uido la

capacidad es corregida para la temperatura de condensación de -,GC!

multiplicándola por el factor 3!,;B. El Cuadro -: muestra la capacidad real de

cada línea! la capacidad seleccionada del Ane>o ++! la capacidad corregida

para una temperatura de condensación de -,GC # el diámetro re%uerido para

cada tramo. En el Cuadro -? se muestra el largo e%ui$alente de los accesorios

%ue se encuentran en cada tramo! segn el diámetro re%uerido (Ane>o +-.

CUADR# 13+ Ca,acidad corregida ,ara cada ra"o @ di0"eros

re/ueridos ,ara la línea de succi.n+

) ra m o Capacidad CapacidadCapacidad

Diametro del

4ominal 'nterior < Línea principalHlíneas secundarias 3B!:, 3=!3, 3B!:- 3:

3-!=<: Línea secundariaHe$aporador3 B!;: B!?- 3,!-B 3+

CUADR# 16 Largo e/ui4alene de los accesorios incluidos en cada ra"o





∆ P estatica V +.=3: (gm+

La prdida total de presión en la línea corresponde entonces a -.B<B

gm+ (3.3-< W +.=3:! e%ui$alente a ,!-=; "ar. 6tilizando el programa

5L1A4E -.+.,! para cálculo de propiedades termodinámicas de refrigerantes!

se puede determinar con facilidad %ue si la presión del refrigerante lí%uido a

-,GC es de 3<!--, "ar # a +=!BGC es de 3-!B<, "ar! un su"enfriamiento de

3!3GC! es suficiente para %ue el refrigerante se encuentre en estado lí%uido con

una caída de presión de ,!-B, "ar (3<!--, _ 3-!B<,.

2+*+)) Auo"ais"os del sise"a+ /ara %ue el sistema de refrigeración

funcione con la mínima inter$ención humana! se re%uerirán distintos

implementos de automatización! entre los %ue seleccionan como e9emploJ

H )ermostato am"iental! modelo 1/?B de la marca Danfoss (Ane>o +< indicado

para las condiciones re%ueridas en la cámara de refrigeración.

H *ál$ula solenoide! segn flu9o de masa de refrigerante <,<a calculado en el

Cuadro +;! %ue corresponde a :<3 gh # el $olumen específico del lí%uido



instalación diseñada. Las marcas de los dispositi$os listados a continuación!

están citadas como e9emplo! al igual %ue en los casos de selección de e%uipos!

# pueden ser reemplazados por sus e%ui$alentes de marcas alternati$as.

H Filtro deshidratador! marca Castel! modelo <-,=<! con cone>ión flare de UN!

del Ane>o +;.

H *isor de lí%uido con indicador de humedad! modelo 8' 3+! de la marca

Danfoss! con cone>ión flare de UN! del Ane>o +=.

H *ál$ulas de paso para aislar la salida de los e$aporadores. e utilizarán

$ál$ulas de paso tipo "ola! modelo ?:B3; de la marca Castel! con cone>ión

5.D.. (Ane>o +B.

2+*+)1 Es/ue"a fluídico de la insalaci.n+ En la Figura 3- se muestra el

es%uema fluídico de la instalación con la correspondiente distri"ución de los

e%uipos.



P

P HBP P

PHu

Cd

Ev Ev

T

!"B#$#%&' (E$ E)*E"' +$*&(!C#

C,-.re/,r de .0/1,ne/

erdr de

H23e01e

67lvul2 de-2nd, -2nu2l

HBP Pre de 2l12

: 9; ren



2+1+) Cosos de in4ersi.n+ En el Cuadro -= se detallan los costos de

edificación de la cámara de refrigeración # en el Cuadro -B los costos de

in$ersión en ma%uinaria frigorífica.

CUADR# 1;+ Cosos de in4ersi.n en edificaci.n+

'n$ersiones en edificación frigorífica Costo(miles de Z

/roporción enin$ersión (

8alpón e>terno 3.B,, 33/a$imento <.:;= +:

/aneles frigoríficos :.B,? --

/uerta frigorífica 3.<-, =

Accesorios e 'luminación 3:, 3

Costos de construcción # ensam"la9e <.,,, ++

'n$ersión total del edificio 3;.B?< 3,,

CUADR# 1<+ Cosos de in4ersi.n en "a/uinaria frigorífica+

'n$ersiones en ma%uinaria frigorífica Costo(miles de Z

/roporción enin$ersión (

6nidad condensadora e%uipada 3.=+< -?E$aporadores +.,;< <3Controles de ciclo # accesorios <3: =



CUADR# 2=+ C0lculo de -oras de funciona"ieno "05i"o anual+

Epoca dealmacena9e

Cargatotal (I

Carga diaria(IHhdía

Cap. compresor (I

)iemp! func.compr. (hdía

Díasmesefecti$os

Func. má>.mensual (hmes

Cosecha 3,.;+B +:;.<=; 3B.:,, 3- -< <<B A"ril B.,== +3=.333 3B.:,, 33 3: 3?=0a#o =.?-< +,;.+,= 3B.:,, 33 -3 -+BOunio ;.,,B 3?=.+,: 3B.:,, B -, +:BOulio ;.,== 3;,.3,- 3B.:,, B -3 +;,

Agosto ?.-;, 3:+.=B3 3B.:,, = -3 +<-

eptiem"re ?.<3; 3:-.BB; 3B.:,, = -, +-;5ctu"re ?.=;, 3?<.=;= 3B.:,, = -3 +?+4o$iem"re ;.-,B 3;:.<3< 3B.:,, B -, +;,Diciem"re ;.;?? 3=?.-B+ 3B.:,, 3, -3 +B?

En el Cuadro <3 se muestra la potencia de los motores elctricos

asociados al ciclo de funcionamiento del compresor! las horas anuales de

funcionamiento de dichos motores # el costo anual por energía elctrica

consumida. En el Cuadro <+ se detalla el costo anual por consumo de energía!

el costo anual por potencia contratada # el costo total anual deri$ado de la

remoción directa de las cargas trmicas durante el año.

CUADR# 2)+ C0lculo del coso anual ,or funciona"ieno de "oores+

*aria"les re%ueridas para cálculo 0otor 0otores de 0otores de



i la masa de producto almacenado corresponde a 3:,.=,, g # el

costo por consumo de energía elctrica corresponde a Z+.33B.,,,! el aumento

en el costo del producto deri$ado e>clusi$amente de los factores analizados!

para condiciones de carga má>ima! es de Z3< por g apro>imadamente

(ecuación -.+=.





Dado el tamaño de la cámara de refrigeración! se seleccionaron

di$ersos dispositi$os de control automático %ue permitan regular el

funcionamiento seguro de la ma%uinaria frigorífica! disminu#endo así la

necesidad mantener constantemente personal especializado en la instalación.

En consecuencia! los parámetros considerados en el presente

tra"a9o permitieron el diseño de una cámara de refrigeración a9ustada a las

necesidades de almacena9e! con$irtindola en una alternati$a tecnológica de

inters para el desarrollo hortícola # en una herramienta para me9orar la calidad

nutricional de los productos consumidos por la po"lación regional.



6 RESU&EN

e realizó el diseño de una cámara de refrigeración adaptada a la

condiciones climáticas de Co#hai%ue! en la &' egión! para almacena9e de

zanahoria! "etarraga # repollo durante ocho meses a ,RC de temperatura.

En el estudio se determinaron medidas interiores de la cámara de

3,!?< m de amplitud! 3:!+< m de longitud # :!,: m de altura! espacio en el cual

es posi"le el almacena9e en "ins de ;<.=,, g de zanahoria! 3,.+,, g de

"etarraga # ?-.,,, g de repollo.

e calculó una carga trmica de diseño de 3=!< I # se

determinaron condiciones de tra"a9o del refrigerante de _:RC de temperatura de

e$aporación # -,RC de temperatura de condensación! datos so"re los cuales se

realizó la elección de la ma%uinaria frigorífica. e optó por el uso de una unidad

condensadora con potencia de :!: I! la %ue funcionando con refrigerante<,<a (ecológico es capaz de remo$er 3B!: I de calor del interior de la



SU&&AR%

A refrigeration cham"er adapted to the climatic conditions of

Co#hai%ue! located in the &' egion! Qas designed for the storage of carrots!

ta"le "eets! and ca""age at a temperature of ,RC for a period of = months.

)he measurements for this cham"er of 3,!?< m Qide! 3:!+< m long

and :!,: m height Qas chosen to permit the storage of "ins containing ;<.=,,

g of carrots! 3,.+,, 1g of ta"le "eets and ?-.,,, g of ca""age.

't Qas determined that the chosen design permitted a thermal load of 3=!< I under coolant operating conditions consisting of e$aporation

temperature of _:RC and a condensation temperature of -,RC! for Qhich the

re%uirements of the refrigerating units Qas selected. A condenser Qith a

capacit# of :!: 1I Qas chosen for its capa"ilit# to remo$e a heat load of 3B!:

I from the cham"er! Qhen operated Qith a <,<a coolant (ecologic.



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ANE(#S



ANE(# )+ Daos :cnicos ,ara 4erduras seleccionadas+

7 u lE d e n s i t # / i le d e p t h * e n t i l a t i o n

n ee d s / r o d uc e

g m \ m L s . t7 e e t s ; , , - . , H < . , + , H - , C a " " a g e : , , + . , H - . , + , H - ,

C a r r o ts : : , - ., H < ., + , H - ,

/ a r n s h i p s : : , + . : H - . ? + , H - ,

/ o ta to e s ? ; , < .+ H ? ., ? . , H 3 ,/ u m p i n s s % uas h ? , , - . , H - . ? 3 : H + ,

u t a " a g a s t u r n i p s ? , , - . , H - . ? 3 : H + :5 n i o n s ? : , H 3 , H 3 +

F6E4)EJ CA4ADA /LA4 E*'CE (+,,-.

ANE(# *+ Pro,iedades :cnicas de los ,aneles Rudne4+

C l a s i f i c a c i ó n a l f u e g o D ' 4 < 3 , + ` ` 7 3

) e m p e r a t u r a d e t r a " a 9 o R C H < ,

` e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n p a n e l + , 1 g m ] 1 g c m ] , ! <

` e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n p l a n c h a - ,

1 g m \ 1 g c m ] 3 . ,

e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n p l a n c h a + ,

1 g m \ 1 g c m ] , ! + =

C o n d u c t i $ i d a d t r m i c a a 3 , R C ( I F m R 1 , ! , - : 4 o t a J

` + d e f o r m a c i ó n l a r g o p l a z o a + , R C

` ` D i f i c i l m e n t e i n f l a m a " l e

F6E4)EJ A'LA/5L (+,,-.



ANE(# 2+ Conduci4idad :r"ica de disinos "aeriales+

Descripción Conducti$idad )rm ica k

(calFhm GC

Lám ina de acero gal$anizado <?

adier ,!;BB

2orm igón ,!BB;

/oliuretano e>pandido ,!,+B

/oliestireno e>pandido ,!,<3

F6E4)EJ A2AE (3B=3.

ANE(# 3+ Conducancia de su,erficies ,ara diferenes 4elocidades de

aire en "o4i"ieno seg>n i,o de "aerial+





ANE(# <+ Pro"edio de ca"8ios de aire diario en cuaros de al"acenaje+

C a m " i o s d e a i r e p o r + < h C a m " i o s d e a i r e p o r + < h* o l u m e nin t e r i o r

(m \

) e m p e r a t ur a d e l c u a r t os o " r e , G C

) e m p e r a t u r a d e l c u a r t o

" a 9o , G C

* o l u m e nin te r i o r

(m \

) e m p e r a t u r a d e l c u a r t os o " r e , G C

) e m p e r a t u r ad e l c u a r t o" a 9o , G C

: : , ! 3 - = ! , : , , - ! ; + ! =3 , - 3 ! 3 + < ! + ? + : - ! - + ! :3 : + : ! - 3 B ! ? ; : , + ! B + ! -+ , + 3 ! + 3 ? ! B 3 , , , + ! : 3 ! B+ : 3 = ! ; 3 < ! B 3 + : , + ! + 3 ! ;

- , 3 ? ! ; 3 - ! : 3 = , , 3 ! ? ? 3 ! < +< , 3 < ! - 3 3 ! ; + < , , 3 ! < - 3 ! + +: , 3 + ! = 3 , ! + - , , , 3 ! - : 3 ! 3 3; : 3 , ! 3 = ! , < , , , 3 ! + - , ! B B

3 , , = !; ? ! ; : , , , 3 ! 3 ; , !B -

3 + : ; !; ? ! , ? , , , 3 ! 3 3 , != ?3 : , ; !, : ! < = , , , 3 ! , : , != :+ , , : ! B < ! ? 3 , , , , , ! B ; , ! = -+ : , : ! - < ! 3 3 + , , , , ! B 3 , ! = 3- ; : < ! + - ! + 3 < , , , , ! = ; , ! = ,

F6E4)EJ A2AE (3B=3.





ANE(# ))+ Caracerísicas de sauraci.n de R)12a+

)emperaturaGC /G A"soluta("ar # lí%uido(m\g # $apor (m\g h lí%uido(Og h $apor (Og Calor latente(Og

H3: 3!?-=3 ,!,,,;: ,!3+,+,< 3=,!< -==!= +,=!<H3, +!,,<3 ,!,,,;? ,!,BB3=? 3=?!B -B3!; +,<!=H: +!<-,B ,!,,,;? ,!,=+<:, 3B-!< -B<!< +,3!,, +!B+<; ,!,,,;; ,!,?B,,: +,,!, -B;!< 3B;!<: -!<B+< ,!,,,;= ,!,:=333 +,?!? <,,!+ 3B-!?

3, <!3<33 ,!,,,;B ,!,<B+3< +3-!- <,-!, 3=B!;3: <!=;;B ,!,,,=3 ,!,<3=B- ++,!3 <,:!? 3=:!:+, :!;3,: ,!,,,=+ ,!,-:=+; ++;!, <,=!+ 3=3!++: ?!?<?; ,!,,,=- ,!,-,;?? +--!B <3,!= 3;?!B-, ;!?B<? ,!,,,=< ,!,+?:3; +<3!, <3-!+ 3;+!+-: =!=?+? ,!,,,=? ,!,++B+; +<=!3 <3:!? 3?;!:

F6E4)EJ A/'4 # OACP6AD (3BBB.

ANE(# )*+ Caracerísicas de sauraci.n ,ara R2=2a+

)emper aturaGC

/G e"ullición("ar

/G de rocío("ar

# lí%uido(m\Fg

# $apor (m\Fg

h lí%uido(OFg

h $apor (OFg

Calor latente

(OFg

H3: -!?;B; -!:?;; ,!,,,=- ,!,:?+ 3=,!, -?3!< 3=3!<H3, <!-=,< <!+:?? ,!,,,=< ,!,<;< 3=?!: -?<!< 3;;!BH: :!3;=B :!,<-= ,!,,,=? ,!,<,+ 3B-!+ -?;!- 3;<!3, ?!,=<3 :!B-=, ,!,,,=; ,!,-<+ +,,!, -;,!+ 3;,!+







ANE(# )6+ Dise7o @ di"ensiones de unidades condensadoras 'rascold+



ANE(# )9+ &odelos @ caracerísicas de e4a,oradores c>8icos Aircoil+

F6E4)E A'C5'L (+,,-



ANE(# );+ Dise7o de e4a,oradores Aircoil+

F6E4)EJ A'C5'L (+,,-.

ANE(# )<+ Diagra"a ,ara facor de correcci.n seg>n frecuencia de

des-ielos+



ANE(# *=+ Cuer,o ,ara 40l4ula de e5,ansi.n er"os0ica Danfoss+

F6E4)EJ A4)A)'C (+,,-.

ANE(# *)+ #rificios ,ara cuer,o de 40l4ula Danfoss+

F6E4)EJ A4)A)'C (+,,-.







ANE(# *2+ Ter"osaos a"8ienales Danfoss+

F6E4)EJ A4)A)'C (+,,-.

ANE(# *3+ V0l4ulas solenoides ,ara refrigeranes+



ANE(# *9+ 'ilros des-idraadores Casel+

F6E4)EJ A4)A)'C (+,,-.

ANE(# *;+ Visor de lí/uido con indicador de -u"edad+



ANE(# 1=+ Plano de c0"ara de refrigeraci.n+

Documents

camara frigorifica.doc