DISEO DE UNA CAMARA DE CONGELACION- LEGUMBRES

INTRODUCCIN:

El clculo de las cargas trmicas se utiliza para estimar las necesidades de fro por da(MJ/da), y as poder dimensionar la maquinaria frigorfica necesaria para producir fro a partir de energa elctrica. No es necesario distinguir entre los dos tipos de instalacin frigorfica, la centralizada (Booster) y la descentralizada (Simple etapa). Las cargas trmicas estimadas en este apartado se tendrn en cuenta para disear ambas instalaciones. A continuacin se muestra un esquema de la distribucin en la nave industrial de las cmaras y la situacin de la sala de mquinas, en el caso de la instalacin centralizada.Clculo del volumen.Todas las cmaras tienen las mismas dimensiones. Consecuentemente se realizar la estimacin de las cargas trmicas para una sola cmara y para sus dos posibles modos de trabajo: como almacn de producto congelado o como almacn de producto fresco.La expresin para calcular el volumen de las cmaras es la siguiente:V = A L H (Ec. 1.1)Donde:V = Volumen de la cmara en [m3]A = Ancho de la cmara [m]L = Longitud de la cmara [m]H = Altura de la cmara [m]

Clculo de la masa de producto almacenableLa masa de producto almacenable es la cantidad mxima de masa de producto que se puede almacenar en la cmara.sta es til para la estimacin de las necesidades de fro de la cmara. El caso ms desfavorable es aquel en que la cmara est prcticamente llena, es decir, que solo le falta la carga de rotacin diaria para llegar a contener la masa de producto almacenable.Debemos distinguir entre almacn de producto fresco y almacn de producto congelado.Masa de producto congelado almacenable

La expresin para calcular la masa de producto congelado almacenable es la siguiente:

Donde:Mpc = masa de producto congelado almacenable [kg]dc = Densidad estiva de producto congelado [kg/m3], empleando 400 kg/m3. Valor tomado de la referencia bibliogrfica [3].V = Volumen de la cmara en [m3]Entonces la masa de producto congelado almacenable

CMARA CONGELADORA 1:

Calculo del Volumen

L=Longitud en m 2.49mA=Ancho en m3.23mH=Altura en m2.31

Masa de producto congelado almacenable

Mpc = Masa de producto congelado almacenable [kg]Dc = Densidad estiva de producto congelado [kg/m3], empleando 400 kg/m3. Valor tomado de la referencia bibliogrfica. V =Volumen de la cmara en m3 18.5786 m3

A. Calor de producto (Qc)

Congelacin del producto (Qw)

1. Enfriamiento hasta alcanzar la T de refrigeracin (Qw1)

m=Masa diaria del producto en kg/da743.14548 kg/daCp=Calor del producto en KJ/kgK 3.77 KJ/kgKT=T producto T final25C (-0.7C)T =25.7

2. Congelacin del producto (QW2)

m=Masa diaria del producto en kg/da743.14548 kg/daL=Calor de congelacin del producto en KJ/Kg 292.73 KJ/kg

3. Enfriamiento por debajo de la temperatura de Congelacin (Qw3)

m=Masa diaria del producto en kg/da743.14548 kg/daCp=Calor del producto en KJ/kgK 1.94 KJ/kgKT=T congelacin T final-0.7C (-20C)T=19.3

1. Calor de Respiracin (QS)

m=Masa diaria del producto en kg/da743.14548 kg/da Cs=Calor de respiracin en KJ/kg da4.875 KJ/kg da

2. Calor de Embalaje (QE)En frutas 10% en cmaras grandes de lo obtenido para el enfriamiento.

Qp=Calor de refrigeracin de alimentos (KJ/da)317368.4518KJ/da

Calor del producto (Qc)

Qp=Calor de congelacin de alimentos (KJ/da)317368.4518KJ/daQs=Calor de respiracin (KJ/da)3622.834215KJ/daQe=Calor de embalaje (KJ/da)31736.84518 KJ/dia

B. Calor Liberado Por Otras Fuentes1. Transmisin de calor a travs de paredes y cerramientos (Qt)

k=En (W/m2C)Paredes y techo 0.3 W/m2C Piso 0.1 W/m2CA= rea en (m2)Paredes y techo 34.4691m2 Piso 8.0427 m2T=Diferencial de temperatura entre exterior e interior (C)50C

2. Aire exterior entrante en la cmara (Qa)

n =N de renovaciones de aire (1/dia)17.210681/daV= Volumen de la cmara en (m3)18.578637m3h=Calor del aire en (KJ/m3)127 KJ/m3

3. Calor de iluminacin (QL)

N=Numero de iluminarias1P=Potencia de cada iluminaria (W)60 Wt=Tiempo de funcionamiento de las iluminarias (h)2 hf=Factor cuando las iluminarias son fluorescentes1.25

4. Calor liberado por las personas (Qp)

q=Calor por persona en (W)390 Wn=N de personas en la cmara2 personast=Tiempo de funcionamiento (h)2 horas

5. Calor liberado por motores (Qm)

P=Potencia total de cada motor(W)600 Wt= Tiempo de funcionamiento (h)18 h

Calor liberado por otras fuentes (Q0)

Qt =Transmisin de calor a travs de paredes y cerramientos (W)557.25WQa =Calor del aire exterior entrante en la cmara (W)470.0043695 WQL =Calor de iluminacin (W)6.25 WQP =Calor liberado por las personas (W)65 WQm =Calor liberado por motores (W)90 W

C. Calor Total (Q)

QO =Calor liberado por otras fuentes (W)1188.504369WQC =Calor de producto (W)4082.501519W

Se debe considerar un factor de seguridad del 10% al valor calculado, por lo tanto:

D. Potencia Frigorfica de la Maquinaria

CMARA CONGELADORA 2:Calculo del Volumen

L=Longitud en m 4.97 mA=Ancho en m2.44 mH=Altura en m2.31 m

Masa de producto congelado almacenable

Mpc = Masa de producto congelado almacenable [kg]Dc = Densidad estiva de producto congelado [kg/m3], empleando 400 kg/m3. Valor tomado de la referencia bibliogrfica. V =Volumen de la cmara en m3 28.012908 m3

E. Calor de producto (Qc)

Congelacin del producto (Qw)

4. Enfriamiento hasta alcanzar la T de refrigeracin (Qw1)

m=Masa diaria del producto en kg/da1120.51632 kg/daCp=Calor del producto en KJ/kgK 3.77 KJ/kgKT=T producto T final25C (-0.7C)T =25.7

5. Congelacin del producto (QW2)

m=Masa diaria del producto en kg/da1120.51632 kg/daL=Calor de congelacin del producto en KJ/Kg 292.73 KJ/kg

6. Enfriamiento por debajo de la temperatura de Congelacin (Qw3)

m=Masa diaria del producto en kg/da1120.51632 kg/daCp=Calor del producto en KJ/kgK 1.94 KJ/kgKT=T congelacin T final-0.7C (-20C)T=19.3

3. Calor de Respiracin (QS)

m=Masa diaria del producto en kg/da1120.51632 kg/da Cs=Calor de respiracin en KJ/kg da4.875 KJ/kg da

4. Calor de Embalaje (QE)En frutas 10% en cmaras grandes de lo obtenido para el enfriamiento.

Qp=Calor de refrigeracin de alimentos (KJ/da)478528.8201KJ/da

Calor del producto (Qc)

Qp=Calor de congelacin de alimentos (KJ/da)478528.8201KJ/daQs=Calor de respiracin (KJ/da)5462.51706KJ/daQe=Calor de embalaje (KJ/da)47852.88201KJ/dia

F. Calor Liberado Por Otras Fuentes6. Transmisin de calor a travs de paredes y cerramientos (Qt)

k=En (W/m2C)Paredes y techo 0.3 W/m2C Piso 0.1 W/m2CA= rea en (m2)Paredes y techo 46.361m2 Piso 12.1268m2T=Diferencial de temperatura entre exterior e interior (C)50C

7. Aire exterior entrante en la cmara (Qa)

n =N de renovaciones de aire (1/dia)17.210681/daV= Volumen de la cmara en (m3)28.012908m3h=Calor del aire en (KJ/m3)127 KJ/m3

8. Calor de iluminacin (QL)

N=Numero de iluminarias1P=Potencia de cada iluminaria (W)60 Wt=Tiempo de funcionamiento de las iluminarias (h)2 hf=Factor cuando las iluminarias son fluorescentes1.25

9. Calor liberado por las personas (Qp)

q=Calor por persona en (W)390 Wn=N de personas en la cmara2 personast=Tiempo de funcionamiento (h)2 horas

10. Calor liberado por motores (Qm)

P=Potencia total de cada motor(W)600 Wt= Tiempo de funcionamiento (h)18 h

Calor liberado por otras fuentes (Q0)

Qt =Transmisin de calor a travs de paredes y cerramientos (W)756.049WQa =Calor del aire exterior entrante en la cmara (W)708.6735782 WQL =Calor de iluminacin (W)6.25 WQP =Calor liberado por las personas (W)65 WQm =Calor liberado por motores (W)90 W

G. Calor Total (Q)

QO =Calor liberado por otras fuentes (W)1625.972578WQC =Calor de producto (W)6155.604389W

Se debe considerar un factor de seguridad del 10% al valor calculado, por lo tanto:

H. Potencia Frigorfica de la Maquinaria

PROBLEMA PROPUESTO PARA UN DISEO DE CARGA EN UNA CMARA FRIGORFICA

El embalaje interno que contendr los mangos de exportacin sern cajas de cartn corrugado de dos piezas con tapadera, con capacidad para 4.5 kilogramos.Dimensiones De La Caja Para Exportacin Dimensin interior de la caja:32 x 25.2 x 11.1 cm. Dimensin exterior de la caja:33.6 x 27.5 x 11.7 cm. Volumen interior de la caja:0.008951 m3 Tara de la caja sin fruta:0.3 Kg

Informacin necesaria para la unitarizacin: Cada mango pesa 400 gr Cada caja sola pesa 300 gr Cada caja contiene mangos de calibre 10El total de peso bruto de cada caja con mangos es de: 4.5 kg

Medida de cada caja:33.6 x 27.5 x 11.7 cm. Redondeado 34x28x 12 cmVolumen de cada caja:0.008921 m3

La paleta que usaremos tiene las siguientes dimensiones:

La paleta que usaremos tiene las siguientes dimensiones:

El envase de cartn de nuestros mangos tiene las siguientes dimensiones:

Como irn posicionados en las palletas, para aprovechar mejor el espacio:

Por lo tanto: 01 pellet = 156 cajas 01 pellet = 62.4 kg de mangoSi nuestros clculos se basan para refrigerar 20 pellet: 20 pellet = 1248 kg de mango

Dentro del ContenedorLas dimensiones que usaremos sern las siguientes: Largo: 13.0 m Ancho: 3.5 m Alto: 2.16 mTotal de cajas a cargar: 3120

Ya dentro del contenedor tendra la siguiente apariencia:

I. Calor de producto (Qc)5. Refrigeracin de Alimentos (Qp)

m=masa diaria del producto en kg/d1248 kg/diaT=T producto T final25C 7CCP=Calor del producto en KJ/kg K66.78 KJ/kg K

6. Calor de Respiracin (QS)

m=masa diaria del producto en kg1248 kgCP=Calor de respiracin en KJ/kg dia10.21 KJ/kg dia

7. Calor de Embalaje (QE)En frutas 10% en cmaras grandes de lo obtenido para el enfriamiento.

Qp=Calor de refrigeracin de alimentos (KJ/dia)1500145.92 KJ/dia

8. Calor del producto (Qc)

Qp=Calor de refrigeracin de alimentos (KJ/dia)1500145.92 KJ/diaQs=Calor de respiracin (KJ/dia)12742.08 KJ/diaQe=Calor de embalaje (KJ/dia)150015 KJ/dia

J. Calor Liberado Por Otras Fuentes11. Transmisin de calor a travs de paredes y cerramientos (Qt)

k=En (W/m2C)0.3 W/m2CA= rea en (m2)116.78 m2T=Diferencial de temperatura entre exterior e interior (C)18C

12. Aire exterior entrante en la cmara (Qa)

n =N de renovaciones de aire (1/dia)11.755 1/diaV= Volumen de la cmara en (m3)98.28 m3h=Calor del aire en (KJ/m3)45.3 KJ/m3

13. Calor de iluminacin (QL)

N=Numero de iluminarias4P=Potencia de cada iluminaria (W)60 Wt=Tiempo de funcionamiento de las iluminarias (h)2 hf=Factor cuando las iluminarias son fluorescentes1.25

14. Calor liberado por las personas (Qp)

q=Calor por persona en (W)228 Wn=N de personas en la cmara2 personast=Tiempo de funcionamiento (h)2 horas

15. Calor liberado por motores (Qm)

P=Potencia total de cada motor(W)600 Wt= Tiempo de funcionamiento (h)18 h

16. Calor liberado por otras fuentes (Q0)

Qt =Transmisin de calor a travs de paredes y cerramientos (W)630.612 WQa =Calor del aire exterior entrante en la cmara (W)605.7204563 WQL =Calor de iluminacin (W)25 WQP =Calor liberado por las personas (W)38 WQm =Calor liberado por motores (W)90 W

K. Calor Total (Q)

QO =Calor liberado por otras fuentes (W)1389.3325 WQC =Calor de producto (W)19246.55778 W

Se debe considerar un factor de seguridad del 10% al valor calculado, por lo tanto:

L. Potencia Frigorfica de la Maquinaria

CICLO DE REFRIGERACINSi: Tf = T1 = - 5CPresin del condensador = 0.2445 MPa.Tc = T3 = 60CPresin del evaporador = 1.6818 MPa.

P1 = P del condensadorH1 = Hv = 395.34 KJ/KgS1 = Sv =1.7288 KJ/Kg*KV1 = Vv = 0.082576 m3/KgP3 = P del evaporadorH3 = HL= 287.794 KJ/KgH4 = H3P2 = P3 y S2 = S1P2 y S2tablas de sobrecalentadoH2 = 435.42595728 KJ/Kg.

Potencia del Compresor:Wc = m (H2 H1)Wc = 1 Kg/h (435.426 395.34)Wc = 40.086 KJ/Kg

Calor absorbido en el evaporador:qe = H1 H4 qe = 395.34 KJ/h 287.791 KJ/Kg qe =107.546 KJ/Kg.Caudal msico del fluido refrigerante:m = m = 1220.474 Kg/hPotencia del compresor:Wc = m (H2 H1)Wc = 1220.474 (435.426 395.34)Wc = 48923.92 KJ/h

n =

(Wc) real = (Wc) real = 12.75 HP