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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
1.1. Introducción
Desde tiempos inmemoriales que el hombre ha buscado conservar sus alimentos después
de la recolección o incluso la casa, con el fin de no perder lo que le sobraba de cada
faena, es así que empiezan an inventarse métodos para su conservación. Centrándonos
en la carne Como Tal, es aquí en donde el hombre de antaño invento la refrigeración,
conservando su presa mediante el uso de hielo en sus cuevas para así con el paso del
tiempo llegar a las llamadas cámara de frío o frigoríficas.
La refrigeración de carne en la actualidad es un proceso muy importante dentro de la
alimentación, permitiendo el almacenamiento y su posterior venta en condiciones
óptimas para su consumo, ya que este método a diferencia de los métodos de salado de
carne o ahumado, no daña las propiedades elementales del producto, si se efectúa de
buena manera y siguiendo las normas establecidas.
Es así como se llega a las cámaras de refrigeración para carne, en las cuales hay que
tener en cuenta una serie de parámetros para su diseño y un manejo de las normas que
permitan un buen desarrollo al producto que se quiere entregar. Lo que se verá
plasmado en la realización de este informe
1.2. Objetivo General.
Diseño de una cámara para conservación de carne de cerdo y pollo.
1.3. Objetivos específicos.
Cumplir con las fechas estipuladas.
Cumplir con las condiciones que estableció el cliente.
Estudiar las alternativas de solución posibles al problema.
Seleccionar una alternativa solución.
Cálculo de partes y equipos necesarios.
Selección de equipos.
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2. Conservación y refrigeración de alimentos.
Para el estudio del diseño de una cámara de conservación de alimentos es necesario
conocer el comportamiento de los alimentos a refrigerar en función de la temperatura y
la humedad. Para esto es necesario tener un control de la temperatura y la humedad.
El manejo de la temperatura está directamente asociado a la descomposición de la
materia (carne de animal en este caso). En la cual el frío no destruye los
microorganismos presentes, sino que demora y la reproducción de estos agentes. Donde
en el siguiente grafico se puede observar una relación entre los logaritmos de UFC
“Unidades Formadoras de Colonias” (representa un número de bacterias por unidad de
área) v/s los días. En la cual se establecen temperaturas de trabajo y rango en que hay
modificaciones importantes en la carne como el olor o la viscosidad.
Grafico 1.Crecimiento bacteriológico en carne almacenada a diversas
temperaturas.
2.1. Sistema de refrigeración
Para la refrigeración de la carne, generalmente se utilizar sistemas de enfriamiento
de aire mediante sistemas mecánico. Donde la refrigeración consta de dos etapas
relevantes:
Disminución de la temperatura de la carne.
Mantenimiento de la carne a baja temperatura.
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Para lograr un correcto funcionamiento de la cámara considerando estas etapas, se deben
manejar 3 parámetros: temperatura, humedad relativa y velocidad del aire. Otros
métodos de enfriamiento son la utilización de líquidos refrigerantes. Entre los
refrigerantes utilizados en la actualidad se encuentran:
R134
R404A
R407
R22
R12 Freón
R50
Para la refrigeración mediante técnicas frigoríficas existen 4 puntos importantes a manejar:
Los productos a conservar deben encontrarse inicialmente sanos.
Es necesario seleccionar un refrigerante adecuado
Es importante mantener la “cadena de frio” durante el periodo de refrigeración
Se deben cumplir las temperaturas y humedades relativas correspondientes a
cada tipo de alimento que se refrigere.
2.2. Cambios durante el proceso.
2.2.1. Antes de la congelación.
Después del sacrificio del animal se inicia la transformación de glucógeno en ácido
láctico de manera irreversible.
Los pigmentos cambian de color por reacciones redox, las grasas se oxidan, las
enzimas hidrolíticas degradan a los tejidos reblandeciéndolos.
2.2.2. Durante la congelación.
El volumen del alimento congelado aumenta y se forman cristales de
hielo durante el enfriamiento. (Figura 1)
En la congelación lenta los cristales son de mayor tamaño, acumulándose
en las células, en cambio en la congelación rápida son de menor tamaño.
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Las células pierden agua por la formación de hielo con lo que aumenta la
concentración de los solutos no congelados disminuyendo continuamente
el punto de congelación hasta un equilibrio.
Esto produce una aceleración de la precipitación y desnaturalización de
las proteínas ocasionando cambios irreversibles en los sistemas coloidales.
Las reacciones químicas y enzimáticas continúan muy lentamente.
Las proteínas de las carnes (aves y pescados) sufren una deshidratación
irreversible.
Las grasas pueden oxidarse e hidrolizarse.
Los alimentos pueden desecarse superficialmente, cuando se subliman
los cristales de hielo distribuidos en su parte exterior; produciendo las
llamadas quemaduras de hielo. (Frutos, hortalizas, aves y pescados).
Figura 1. Formación de cristales de hielo.
2.2.3. Cambios durante la descongelación
o Durante la descongelación se acelera la acción enzimática; y si esta es
muy lenta, se puede producir desarrollo microbiano.
o Las carnes al descongelarse producen un exudado o sangría (pérdida de
líquido).
2.2.4. Aspectos para diseño Cámara de conservación.
De la cámara de conservación es importante considerar el lugar en donde se desea situar
dicho equipo.
o Cuando la cámara este situada al aire libre, esta debe de evitar la exposición
directa al sol.
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o Donde será necesario utilizar un doble techo o paredes con paso de aire intermedias a
la cámara.
o En caso de la utilización de una cuartos ya construidos o elementos de ella (paredes
pisos, etc.) será necesario el análisis de las pérdidas de calor y la humedad presentes en
los elementos a aprovechar.
o Se deberá disponer un sistema de iluminación dentro de la cámara, que se maneje
desde el exterior de esta.
o La disposición y utilización de barras, ganchos y cajas de almacenaje dependerá de
la cantidad y del tipo de producto a almacenar.
2.2.5. Tiempo de enfriado de las carnes.
Grafico 2. Curvas de tiempos de refrigeración.
Curva A: refrigeración ultrarrápida (tiempo de semi-enfriamiento 4 horas);
existe riesgo de acortamiento por el frío.
Curva B: refrigeración rápida (tiempo de semi-enfriamiento 8 horas); no
existe riesgo de acortamiento por frío ni de putrefacción
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Curva C: refrigeración lenta (tiempo de semi-enfriamiento 20 horas);
existe riesgo de putrefacción.
Dados los tipos de enfriamiento posibles, se estima que el enfriamiento rápido es el más
beneficioso. Debido a que en el enfriamiento lento se corre el riesgo de putrefacción. Y
en el enfriamiento ultrarrápido se produce el acortamiento por frio (cambia el
endurecimiento de la carne, en relación a la dureza con la cual entro al proceso de
refrigeración)
Refrigeración Rápida: es el proceso más adecuado para la conservación de alimentos,
donde las canales son llevadas a dos condiciones
1.- en el primer tiempo: el aire se encuentra en un rango de -2 a 4°C, donde la circulación
del aire es de 1,5 a 2 m/s con una HR (humedad relativa) del 90%. Esta fase se
denomina semi- enfriamiento, cuyos tiempos son de 8 hrs para el vacuno y 4 hrs para el
cerdo aproximadamente.
2. - en la segunda fase se reduce la velocidad del aire, y la temperatura es de 0°C.
2.2.6. Aspectos Térmicos.
Los fenómenos de transferencia de calor corresponde al traspaso de energía térmica, este
fenómeno se representa a través de los cambios de temperatura. Los mecanismos de
transferencia de calor son:
a. Conducción.
Es el mecanismo de traspaso de energía entre dos o más cuerpos sólidos. En flujo de
calor va de mayor a menor temperatura.
El modelo matemático de Este fenómeno se representa por la Ley de Fourier.
Ley de Fourier:
Ecuación 1.Ley de Fourier
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Donde:
q= es el flujo de calor por conducción k= conductividad térmica del material
A= área transversal al flujo de calor dT= variación de temperatura
dx= variación de espesor del material
b. Radiación.
Es el mecanismo de transferencia donde el traspaso de energía se realiza entre dos
o más cuerpos con distinta cantidad de energía. Donde los cuerpos poseen una distancia
entre sí.
El modelo matemático para la radiación está dado por la Ley de Stefan-Boltzmann. Ley de
Stefan-Boltzmann:
Ecuación 2. Ley de Stefan-Boltzmann.
Donde
q= es el flujo de calor por radiación
=Constante de Stefan-Boltzmann
A= área de radiación
= factor de emisividad
= factor de forma
T1 = temperatura superficial
T2 = temperatura del cuerpo receptor
c. Convección.
Es una de las tres formas de transferencia de calor, donde el flujo se produce a través de
un medio fluido, sea liquido o gas. El modelo asociado a la convección está dado por la
Ley de enfriamiento de Newton:
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Ecuación 3. Ley de Newton.
Donde:
q = flujo de calor por convección
= coeficiente pelicular convectivo medio
A= área de transferencia de calor
= temperatura del fluido.
Tw= temperatura superficial del cuerpo.
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Capítulo 3 Dimensionamiento de la cámara.
3.1. Almacenamiento de la carne.
La carne sin un sistema de refrigeración o carne fresca es muy propensa al ataque de
bacterias del aire, la reproducción de estas aumenta a medida que aumenta la
temperatura y la humedad, es por esto que cuando no se dispone de un sistema de
refrigeración la carne debe ser vendida dentro de las primeras 12 hrs desde la muerte del
animal.
Como se menciona anteriormente los cambios físicos, químicos y microbiológicos en la
carne fresca son estrictamente una función de la temperatura y la humedad. El control
de la temperatura y la humedad constituye en la actualidad el método más importante
de conservación de la carne para atenerse a las necesidades del mercado.
La temperatura ideal de almacenamiento de la carne fresca oscila en torno al punto de
congelación alrededor de -3°C para el cerdo y el pollo.
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Tabla 1. Extracto temperatura de conservación
de cerdo.
Tabla 2. Extracto temperatura de conservación
de aves.
3.2. Restricciones sanitarias.
En el diseño de la cámara de conservación de carne, el cliente solicito regirse por las
normas establecidas por la SEREMI de Salud “REGLAMENTO SANITARIO DE LOS
ALIMENTOS DTO N° 977/96 (D.OF. 13.05.97)”, donde tenemos los siguientes artículos
que se aplicaran al diseño de dicha cámara.
Según lo establecen los Artículos desde el 1 hasta el 4 se tiene que la producción,
importación, elaboración, envase, almacenamiento, distribución y venta de los alimentos
debe realizarse según las condiciones sanitarias del reglamento sanitario de alimentos. Ya
estas normas se establecieron para proteger la salud y nutrición de la población
suministrando productos sanos e inocuos.
Desde los artículos 268-280 se establecen las normas correspondientes a los alimentos de
carne de Origen de diversos orígenes, donde el de origen porcino será el necesario
estudiar para el diseño de la cámara de conservación.
El artículo 270 establece las condiciones a la cual debe estar la carne estableciendo la
importancia de olor, color y tacto.
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El artículo 271 establece que la temperatura a la cual debe estar la carne para
conservación, va desde un rango de temperaturas entre 0 a 7°C. Esto según mediciones
correspondientes al decreto N°94 de los Ministerios de Agricultura y Salud.
Estos artículos serán los relevantes para la conservación de la carne de cerdo.
Entre los artículos 281-290 se encuentran las consideraciones para la carne de ave,
donde están:
El artículo 281 establece que se deben extraer: sangre, plumas, patas,
cabeza, buche, tráquea, esófago, vísceras, pulmones y órganos genitales del
animal.
El artículo 286 menciona que la temperatura máxima a ser enfriada la carne de
ave trozada es de 2°C
El artículo 293 norma las cantidades de agua residual máximas admisibles que
se pueden encontrar en las carcasas.
Para aves refrigeradas:
Tabla 3. Porcentaje de agua admisible en bandejas.
Además se toman las siguientes consideraciones para el dimensionamiento:
o Piso del material impermeable, antideslizante y con pendiente hacia el
punto de drenaje.
o Las paredes, techos y puertas deberán estar revestidos con un material
impermeable de fácil lavado y desinfección, y las puertas deberán tener
dispositivos que permitan su apertura desde el interior.
o Buena iluminación y una calidad tal que no altere el color natural de
las canales y subproductos.
Enfriamiento por Aire 3%
Enfriamiento Mixto (Agua y Aire) 6%
Enfriamiento por agua 8%
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o Rieles para canales de ganado mayor que deberán estar a una distancia
mínima entre sí de 80 cm. y a no menos de 60 cm. de paredes y pilares.
o Los rieles para canales de ganado menor, deberán estar a una distancia
mínima entre sí de 50 cm.
o Altura de rieles desde el piso no menor de 3.30 m para medias reses
vacunas o 2,50 m para cuartos vacunos.
o Los rieles deberán tener una altura tal que las canales de cualquier
especie, al estar suspendidas, queden a una distancia mínima de 30 cm. del
piso. Deberán mantenerse limpias y no deberán contener elementos ajenos
a la actividad normal que en ella se desarrolle.
o Carga de riel 3 medias reses por metro.
o Los equipos de refrigeración deberán ser capaces de mantener las
temperaturas internas de las carnes, exigidas en este proyecto.
3.3. Dimensionamiento cámara.
Para el dimensionamiento de la cámara para conservación de carne de cerdo y pollo se
toman consideraciones diferentes para cada tipo animal, ya que su conservación es
diferente, ya que el cerdo se almacena en rieles que mantienen la canal completa o
media canal, dependiendo de cómo se quiera conservar, a diferencia del pollo que se
almacena en bandejas. Por estos motivos se tiene una consideración general y después se
procede individualmente:
Tabla 4. Características carnes a conservar.
3.3.1. Cálculo dimensión cerdos.
Tipo de carne Peso Promedio Densidad carga
Cerdo 90 kg 135 kg mlineal
Pollo 2 kg
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El cerdo faenado se trabajó en canales, esto quiere decir que una canal es un cerdo
entero sin vísceras y cabeza, por ende media canal es la mitad del cerdo faenado, se
almacenan en rieles, que es un dispositivo que permite una mejor manipulación de la
carne del cerdo.
o Cantidad de medias canales.
Ecuación 4. Cantidad de medias canales.
Calculo carga máxima real riel.
Calculo carga maxima =cantidad medias canales x peso promedio media canal
Ecuación 5. Cálculo carga máxima.
Calculo de carga maxima=23x45kg
Calculo carga maxima=1035kg
o Calculo longitud riel.
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3.3.2. Cálculo dimensión pollos.
Como se mencionó anteriormente, la carne de pollo se conserva de diferente manera
a la de cerdo, en este caso se conservan en cajas, las cuales deben almacenar de manera
que formen columnas de no más de 5 de estas de altura, con una separación mínima de 5
cm entre columnas, cada columna ira asentada al piso en base de plástico de mínimo 5
cm de altura en relación al piso.
Parámetro Dimensión (mm)
Largo 595
Ancho 400
Alto 170
Tabla 5. Dimensiones bandeja de pollo.
Cantidad de pollos.
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Figura 2. Cajones de pollos.
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3.3.3. Calculo sistema de rieles para el transporte de las canales de cerdo.
Para determinar el tipo de viga que se ve a utilizar en el transporte de las canales de
cerdo es necesario determinar el modulo resistente que se obtiene a partir de la
ecuación del esfuerzo de fluencia que se denomina .
Ecuación 11. Momento.
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Donde:
W = Carga máxima
[kg/m] L = Longitud de
la viga [m]
Además se toma un factor de seguridad n = 0,6, para calcular el esfuerzo de
fluencia:
Para la construcción de los rieles se seleccionó el acero de la norma ASTM (Sociedad
Americana de Ensayos y Materiales) A 36, que presenta las siguientes caracterististicas
tiene un esfuerzo de fluencia de 2 530 kg/cm2 (250 MPa, 36 ksi) y un esfuerzo mínimo de
ruptura en tensión de 4 080 kg/cm2 a 5 620 kg/cm2 (400 a 550 MPa, 58 a 80 ksi), y su
soldabilidad es adecuada. Se desarrolló desde hace muchos años en Estados Unidos para
la fabricación de estructuras remachadas, atornilladas y soldadas, soldadas empezaron a
desplazar a las remachadas que pronto desaparecieron.
Tabla 6. Esfuerzos de fluencia Fy y Fu.
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(1) Norma mexicana.
(2) American Society for Testing and Materials.
(3) Valor mínimo garantizado del esfuerzo correspondiente al límite inferior de
fluencia del material.
(4) Esfuerzo mínimo especificado de ruptura de tensión. Cuando se indican dos
valores, el segundo es el máximo admisible.
(5) ASTM especifica varios grados de acero A500, para tubos circulares y rectangulares.
(6) Para perfiles estructurales; para palcas y barras, ASTM especifica varios
valores que dependen del grueso del material.
(7) Depende del grado, ASTM especifica grados 50, 60, 65 y 70.
Teniendo clara la carga de los canales de cerdo 135 kg/m que es lo que deben soportar los
rieles y suponiendo que la carga se distribuye uniformemente sobre la viga como indica la
figura.
Figura 3. Diagrama de carga de
vigas.
El largo en el cual se encuentran estas vigas en el mercado son 6 metros, por lo cual se
trabaja con este largo. Una vez calculado el modulo resistente se busca en tabla el valor
más cercano y se selecciona la viga que se utilizara.
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Tabla 7. Selección de vigas
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Figura 4. Dimensiones cámara frigorífica.
Mediante el procedimiento antes mencionado la cámara frigorífica alcanzo las siguientes
dimensiones 5,04 m x 4,08 m x 2,7 m.
Las dimensiones de la puerta serán de 1 m x 2 m, con el fin de minimizar las pérdidas por
infiltraciones y poder operar sin ningún problema los productos mediante el uso de una
transpaleta manual.
Figura 5. Dimensiones transpaleta.
CAPÍTULO 4 TEORÍA DE CÁLCULO.
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4.1. Cálculo de Cargas Térmicas en Instalaciones Frigoríficas.
Para seleccionar el equipo de refrigeración necesario, es preciso estimar o calcular la
carga térmica del espacio a refrigerar, que llamaremos “Cámara”. Las ganancias de calor
que forman parte de la carga térmica total, proceden de cinco fuentes fundamentales:
Carga por transmisión a través de las paredes: Cálculo de espesores de aislamiento y
transferencia de calor a través de las paredes exteriores.
Carga del producto: Calor contenido en el producto refrigerado y almacenado.
Carga por respiración del product: Para frutas y hortalizas.
Carga por renovación del aire: Calor asociado al aire que entra en el espacio
refrigerado.
Carga por fuentes internas: Carga de calor correspondiente al calor desprendido por las
personas que trabajan en el interior de la cámara, por el alumbrado, motores eléctricos,
etc.
Carga de las personas: Calor desprendido por las personas que trabajan en el interior de
la cámara frigorífica.
Carga del alumbrado: Calor desprendido por las lámparas en el interior de la cámara.
Carga de los ventiladores: Calor asociado a los ventiladores de los evaporadores.
Otras cargas por servicio.
4.2. Carga por transmisión a través de las paredes
Para la realización de éste cálculo se debe tener en cuenta los siguientes datos:
Tipo de aislamiento
Coeficientes de conductividad térmica
Temperatura exterior
Temperatura interior
Máxima pérdida admisible
Coeficientes de convección
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4.2.1. Pérdida de calor admisible por las paredes
Es la cantidad de calor que puede permitir que se pierda en una pared por unidad de
superficie (Q/A). Muchos autores suelen fijar el valor de las pérdidas de calor en 10
W/m2 para temperaturas positivas y 8 W/m2 para temperaturas negativas; si bien el
instituto del frío de Paris recomienda 8 W/m2 para el primer caso y 6 W/ para el
segundo caso. Por lo tanto se tomará valores de 8 W/m2 para cámaras de conservación y
6 W/ para cámaras de congelación.
4.2.3. Diferencia de Temperatura entre el espacio exterior y el espacio refrigerado
Las temperaturas exteriores consideradas para aquellos lugares de la cámara que estén
directamente con el exterior serán las recomendadas por el ministerio correspondiente
para cada zona geográfica. En caso de no conocer este valor se puede calcular mediante:
Dónde:
T . m á x : T° máxima de la zona en el tiempo de funcionamiento de la cámara.
T . m ed : T° media de la zona en el tiempo de funcionamiento de la cámara.
4.2.4. Cálculo del espesor de aislamiento
El cálculo del espesor de aislamiento se debe realizar para cada uno de las
paredes que componen la cámara frigorífica, teniendo en cuenta las diferencias
constructivas y de temperatura que hay en cada uno de ellos.
Se tiene entonces la fórmula general de la ganancia o pérdida de calor:
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Dónde:
Q= Filtraciones de calor, en W
U= Coeficiente global de transferencia de calor, en W/m2°C
A= Área o superficie de transferencia de calor, en m2
∆ t = Diferencia de Temperaturas del exterior y del interior de la cámara, en °C.
Y la fórmula del coeficiente global de transferencia de calor viene dado por:
Ecuación 14.Coeficiente Global de Transferencia de Calor.
Dónde:
ei= Espesor del material “i” que compone la pared, en m
ki= Conductivad térmica del material “i” que compone la pared, en W/m°C
hi= Coeficiente pelicular convectivo interior, en W/m 2°C
he= Coeficiente pelicular convectivo exterior, en W/m2°C
Por lo tanto, el espesor de aislamiento para cada pared y/o techo queda
dado por:
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Ecuación 15. Espesor de aislamiento.
4.2.5. Cálculo de carga térmica del producto.
Se calculará el calor del producto para poder llevarlo a la temperatura del espacio
refrigerado, que será el calor sensible a extraer, para enfriar el producto, desde su
temperatura inicial hasta la de refrigeración y la cual viene dada por:
Ecuación 16. Carga térmica del producto.
Dónde:
Qs= Calor sensible en W
m= Masa del producto en Kg/s
Ce= Calor específico del producto en J/Kg °C
t = Diferencia de temperaturas entre la temperatura inicial del producto y la
temperatura de refrigeración del mismo.
Cabe destacar que no se calculará el calor latente del producto, ya que no hará
presente la congelación del producto en sí.
Los valores de los calores específicos de las carnes antes de la congelación a ingresar a la
cámara están determinados por tabla, determinados por el ministerio correspondiente.
Si no lo estuvieran, hay relaciones aproximadas para calcularlos, las cuales serían las
siguientes:
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Ecuación 17. Estimación Calores específicos.
Siendo:
a= Cantidad de agua en la carne en %
b= Cantidad de materia orgánica en la carne en %, donde se toma como calor
especifico de la materia orgánica 0,4 Kcal/Kg °C = 1673,6 J/Kg °C.
Si se desconoce el dato del contenido en agua ni el calor específico del producto se puede
tomar como calor específico 0,85 Kcal/Kg °C = 3556,4 J/Kg °C.
4.2.6. Cálculo por respiración del producto.
Aunque no se calculara ya que es para frutas y vegetales, es importante conocerlo. Las
frutas y los vegetales continúan con vida después de su recolección y también continúan
sufriendo cambios mientras están almacenadas. Lo más importante de esos cambios son
los producidos por la respiración, que es un proceso durante el cual el oxígeno del aire se
combina con los carbohidratos en el tejido de la planta dando como resultado la formación
de dióxido de carbono y calor. El calor eliminado es llamado calor de respiración y debe
ser considerado como una parte de la carga del producto donde cantidades considerable
de frutas y/o vegetales están almacenadas a una temperatura superior a la de
congelación. La cantidad de calor involucrada en el proceso de respiración depende del
tipo y temperatura del producto.
La carga del producto proveniente del calor de respiración se calcula multiplicando la
masa total del producto por el calor de respiración obtenido de las tablas. Se tiene:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Ecuación 18.Calor por Respiración del producto.
Para el producto almacenado se toma como calor de respiración de 0,4 Kcal/Kg °C =
1673,6 J/Kg °C.
Si no se conoce el valor del calor de respiración del producto diario de entrada en la
cámara se toma el valor de 2,2 Kcal/Kg °C = 9204,8 J/Kg °C.
4.2.7. Cálculo de carga térmica por infiltración o renovación de aire.
Cada vez que la cámara se abre al aire exterior penetra en la zona de
refrigeración. La temperatura y humedad relativa del aire exterior, que es aire cálido debe
ser integrado en las condiciones interiores de la cámara, con lo que hay un incremento de
la carga. El calor a extraer del aire exterior, para adaptarlo a las condiciones interiores de
la cámara, se obtienen del diagrama psicrométrico, teniendo en cuenta las condiciones de
entrada del aire y del mismo dentro de la cámara.
La tabla de renovaciones no debe usarse cuando se prevea una ventilación con aire
exterior. La carga de ventilación, en estas condiciones, reemplazará la relativa a la apertura
de las puertas. Para reducir las infiltraciones a través de las puertas, pueden utilizarse
varios sistemas, entre los que se encuentran, las cortinas de aire o bandas elásticas, las
antecámaras y las puertas automáticas. Las tablas de renovaciones, indican que numero
de cambios de aire en 24 horas, para distintos volúmenes de cámaras obviamente son
basados en experiencias prácticas.
El calor por renovación del aire se calculará aplicando la fórmula:
Ecuación 19. Calor Renovaciones de aire.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Dónde:
= Calor por renovaciones de aire, en W
= Volumen de la cámara, en m3
= Calor del aire en W/m3, obtenido por diagrama psicométrico o por tabla.
Si se desconoce el nivel de infiltraciones que pueda tomar la cámara podemos estimar las
pérdidas por este motivo:
Para cámaras grandes de almacenamiento en un 10%
Para cámaras de almacenamiento y distribución en un 25%
Para cámaras pequeñas en un 40%
Por ejemplo, para cámaras grandes sería:
4.3. Cálculo de carga térmica por fuentes internas.
4.3.1. Cálculo de la carga por personas
El cuerpo humano al desarrollar cualquier actividad está desprendiendo calor, aun
cuando no realice actividad física, el simple hecho de que su organismo trabaje para
mantenerlo vivo es suficiente para que se libere calor. La energía calórica cedida por los
ocupantes está en función directa de la actividad que desarrolle en el interior del espacio.
Existen valores determinados para ciertas actividades que se pueden desarrollar en el
área a tratar, los cuales se localizan para su uso práctico en tablas. Los valores que se
muestran en estas tablas como el equivalente del calor por persona (ECPP) es la suma del
calor sensible más su correspondiente calor latente.
Las personas desprenden calor en distintas proporciones, dependiendo de la
temperatura, tipo de trabajo, corpulencia, etc. Dado el grado de aleatoriedad de esta
variable se toma directamente de tabla.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
El calor total de las personas será:
Ecuación 20. Carga por personas.
Siendo:n= Número de personas que entran a la cámara.
q= Calor desprendido por persona.
t= tiempo medio de permanencia de las personas en la cámara.
4.3.2. Cálculo del calor generado por el alumbrado.
Se asocia básicamente al calor generado por la iluminación que habrá dentro de la
cámara, ya sean lámparas, tubos fluorescentes o lo que sea ocupado para esta
necesidad. Si se conoce la potencia del alumbrado instalado el valor del calor generado
será:
Ecuación 21. Carga alumbrado.
Dónd:
nL= Numero luminarias.
Nl= Potencia luminarias.
eL= Eficiencia Luminarias.
Para los tubos fluorescentes se toma un 25 % de incremento de la potencia instalada.
Si se desconoce la potencia instalada se pueden tomar para zonas de almacenamiento 12
W/ y para zonas de trabajo 27 W/ . En este último cálculo, hemos de tener en cuenta
que 1 W en lámparas incandescentes normales equivalen a aproximadamente 0,2 W en
lámparas de bajo consumo.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
4.1.5.3. Cálculo de calor generado por los ventiladores de los
evaporadores.
Como la potencia de los ventiladores se desconoce a priori se considerará para este
concepto un
10 % de la suma de las potencias ya calculadas en los apartados anteriores, por lo que
queda de la siguiente manera:
Ecuación 22. Carga ventiladores.
Dónde setiene:
Q.Par= Carga térmica generada por las paredes.
Q.Per= Carga térmica generada por las personas u ocupantes.
Q.Renov= Carga térmica generada por las infiltraciones o renovaciones de aire.
Q.Ilum= Carga térmica generada por el alumbrado, iluminación dentro de la cámara.
Q.Prod= Carga térmica generada por la carne o producto a enfriar.
4.1.6. Obtención de la carga térmica total
Para obtener la carga térmica total se debe sumar todas las cargas obtenidas
anteriormente y aplicarle un factor de seguridad de un 10 % con lo que quedaría de la
siguiente manera:
Ecuación 23.Carga térmica total.
Se deben tener en cuenta para calcular la carga térmica total, las horas de
funcionamiento de los equipos.
29
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Capítulo 5 Selección de Componentes
5.1. Ciclo de refrigeración de la refrigeración.
Para el sistema de refrigeración opere correctamente, son necesarios 4 equipos
indispensables:
Compresor
Condensador
Válvula de expansión
Evaporador
Figura 6. Componentes Ciclo refrigeración.
5.1.1. Análisis termodinámico del ciclo Planck
El ciclo Planck ideal de refrigeración consta de cuatro procesos, donde
se tiene:
5.1.1.1. Compresión isotrópica:
Consiste en la compresión a entropía constante (isotrópicamente) del refrigerante, esto
se produce mediante un compresor mecánico. Aquí la sustancia ingresa con título 1,
alcanzando finalmente una presión de alta.
5.1.1.2. Rechazo de calor:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Este proceso se caracteriza por el intercambio de calor que realiza el refrigerante
hacia la atmosfera. Por este proceso el refrigerante se condensa a presión constante
(isobáricamente), hasta llegar que el refrigerante llegue a un título igual a 0.
5.1.1.3. Expansión isoentálpica:
En este proceso el refrigerante se expande a entalpia constante (isoentálpica), por
medio de un dispositivo de expansión, con el fin de bajar la presión de la sustancia.
5.1.1.4. Admisión de calor:
Una vez terminada la expansión isoentálpica, el refrigerante comienza a absorber energía
térmica por medio de un intercambiador de calor (evaporador).
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.2. Equipos.
5.2.1. Compresor
Este equipo cumple las funciones de: reducir la presión en el evaporador, hasta que el
refrigerante llegue a una temperatura fijada. Además de mantener la presión retirando
los vapores y elevando la temperatura del medio condensado.
Entre los tipos de compresores se
encuentran:
Compresor alternativo: este tipo de compresor puede encontrarse de simple o
de doble efecto, esto depende de la compresión del fluido si se realiza a un lado
del pistón o en ambos extremos. El más utilizado es el de simple efecto.
Compresor de tornillo: son conocidos además como compresores helicoidales,
esta
compresión es continua. El cual funciona por medio de dos rotores en conjunto
de un sistema de rodamientos, los cuales producen la compresión dentro de una
cámara.
Compresor abierto: es el tipo de compresor más antiguo, el que se caracteriza
por sus
grandes dimensiones y su bajo número de revoluciones debido al gran tamaño de
los cilindros. Este equipo tiene la desventaja de su cierre hermético el que provoca
fugas de refrigerante y de aceite.
Compresores herméticos: su característica radica en las dimensiones reducidas
y el
poco ruido de estos equipos. Estos equipos pueden funcionar a altas
revoluciones.
Compresores semiherméticos: la ventaja de estos equipos consiste en la
capacidad que se puede desmontar las piezas para luego ser reparados. El equipo
es más robusto en comparación a los herméticos.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.2.2. Evaporador
Un evaporador es un intercambiador de calor, con el fin de conseguir una temperatura
dentro de un recinto.
La principal función de este equipo es asegurar el intercambio de calor entre el medio y
el fluido refrigerante. Donde en el proceso el fluido para evaporarse requiere de la
absorción de calor.
Dentro de la clasificación de los evaporadores se
tienen:
Evaporadores inundados: para este tipo de evaporadores el fluido refrigerante
entra en estado líquido y sale como una mezcla de gas y líquido, pero el
porcentaje predominante es el líquido.
Estos equipos poseen un gran rendimiento, debido a que la salida del refrigerante
tiene un porcentaje mayor de líquido. Esto supone que la diferencia entre las
temperaturas del ambiente y del fluido es prácticamente constante.
Evaporadores semi inundados: están formados por dos colectores de
distintos
diámetros, los cuales están conectados por un sistema de tubos en paralelo, por
donde circula el líquido refrigerante. Estos tipos de evaporadores generalmente
son de tubos con aletas.
Evaporadores secos: en este tipo el fluido refrigerante se encuentra en la
salida del
evaporador en estado gaseoso. La alimentación de estos evaporadores se produce
generalmente por medio de válvulas de expansión termostáticas
33
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.2.3. Condensador
Este elemento es un intercambiador de calor, este causa la condensación de los gases
provenientes de la salida del compresor. El condensador debe ser capaz de extraer y
disipar el calor absorbido en el evaporador y en los procesos de compresión.
Los condensadores se pueden clasificar dependiendo el medio por el cual disipa el calor,
donde se encuentran:
Condensadores refrigerados por aire: este tipo de condensadores normalmente
trabaja en condiciones de convección forzada. Según su forma, los condensadores
se pueden clasificar en tubos lisos, tubos con aletas o de placas.
El más utilizado es el de tubo con aletas. Donde la separación de estos elementos
facilita el paso del aire y la posibilidad de acumular suciedad en el condensador
Condensadores refrigerados por agua: en este grupo se pueden
encontrar
condensadores que utilizan el calor sensible del agua, el calor latente o una
combinación de ambas.
Entre los que utilizan el calor sensible se pueden encontrar de distintas cantidad
de tubos, dirección de flujo refrigerante, verticales u horizontales.
Los condensadores que utilizan el calor latente del agua también son
llamados
condensadores evaporativos, dentro de este tipo se pueden encontrar
condensadores con aletas, pulverizadores.
En cambio los condensadores que utilizan el calor sensible y el calor latente
se caracterizan por constituirse de serpentines de agua para el enfriamiento.
5.2.4. Válvulas de expansión.
Entre las funciones de esta válvula se
encuentran:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
i. Regular la cantidad de fluido refrigerante que entren al
evaporador. ii. Controlar las presiones en los extremos de la
válvula.
iii. Causar la expansión del fluido.
Dentro de las tipos de válvula, las más utilizadas
son:
Válvulas manuales: son válvulas utilizadas en condiciones de carga térmica
constante.
Son utilizadas en montajes by-pass con otra válvula de expansión para
complementar la regulación o en momentos críticos como la avería de otra
válvula.
Tubos capilares: se utilizan en donde la carga térmica varía poco. Esta consta de un
tubo
de tamaño pequeño, que une el flujo del condensador al evaporador. Este
elemento causa la caída de presión y de temperatura. Probando la expansión del
refrigerante.
Válvulas de expansión termostáticas: este elemento de expansión tiene la
capacidad de
generar la caída de presión entre el condensador y el evaporador. Este elemento
funciona por el accionamiento de un bulbo sensor de temperatura encargado del
cierre y abertura del caudal de refrigerante.
Válvulas de expansión de flotador: estas válvulas constan de un flotador que se
encarga
de controlar el líquido refrigerante. Estas válvulas se pueden clasificar como de
alta o baja presión.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.3. Refrigerante.
5.3.1. Definición de Refrigerante.
De manera general, un refrigerante es cualquier cuerpo o sustancia que actúe como
agente de enfriamiento, absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. Desde el punto de
vista de la refrigeración mecánica por evaporación de un líquido y la compresión de
vapor, se puede definir al refrigerante como el medio para transportar calor desde donde
lo absorbe por ebullición, a baja temperatura y presión, hasta donde lo rechaza al
condensarse a alta temperatura y presión. Los refrigerantes son los fluidos vitales en
cualquier sistema de refrigeración mecánica. Cualquier sustancia que cambie de líquido
a vapor y viceversa, puede funcionar como refrigerante, y dependiendo del rango de
presiones y temperaturas a que haga estos cambios, va a tener una aplicación útil
comercialmente.
Existe un número muy grande de fluidos refrigerantes fácilmente licuables; sin embargo,
sólo unos cuantos son utilizados en la actualidad. Algunos se utilizaron mucho en el
pasado, pero se eliminaron al incursionar otros con ciertas ventajas y características que
los hacen más apropiados. Recientemente, se decidió descontinuar algunos de esos
refrigerantes antes del año 2000, tales como el R-11, R-12, R-113, R-115, etc., debido al
deterioro que causan a la capa de ozono en la estratósfera. En su lugar, se van a utilizar
otros refrigerantes como el R-123, el R-134a y algunas mezclas ternarias.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.3.2. Identificación de Refrigerantes
Los refrigerantes se identifican por números después de la letra R, que significa
"refrigerante". El sistema de identificación ha sido estandarizado por la ASHRAE (American
Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers). Es necesario estar
familiarizado con los números, así como con los nombres de los refrigerantes.
5.3.3. Requerimientos de los Refrigerantes
Para que un líquido pueda ser utilizado como refrigerante, debe reunir ciertas
propiedades, tanto termodinámicas como físicas. El refrigerante ideal, sería aquél que
fuera capaz de descargar en el condensador todo el calor que absorba del evaporador,
la línea de succión y el compresor. Desafortunadamente, todos los refrigerantes
regresan al evaporador arrastrando una cierta porción de calor, reduciendo la capacidad
del refrigerante para absorber calor en el lado de baja.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.3.4. Propiedades Termodinámicas.
Son aquellas que tienen relación con el movimiento del calor. Estas propiedades se
publican para cada refrigerante en forma de tablas. Estas tablas se dividen en dos
secciones: Propiedades de Saturación de Líquido y Vapor, y Propiedades del Vapor
Sobrecalentado. Las primeras se dan comúnmente a intervalos de temperatura, y las
segundas, se dan tanto a intervalos de presión, como de temperatura. Estas tablas son
elaboradas por los fabricantes de refrigerantes y algunas asociaciones relacionadas con
refrigeración, y se pueden encontrar en libros de texto, manuales o boletines técnicos.
Las de mayor aplicación para resolver problemas de cálculos y diseño de equipos, son las
tablas de propiedades termodinámicas de saturación. Las Propiedades termodinámicas
son las siguientes:
P r e s i ó n : Las presiones que actúan en un sistema de refrigeración, son
extremadamente importantes. En primer término, se debe operar con presiones
positivas; es decir, las presiones tanto en el condensador como en el evaporador,
deben ser superiores a la presión atmosférica. Si la presión en el evaporador es
negativa, es decir, que se esté trabajando en vacío, hay riesgo de que por una
fuga entre aire al sistema. Por esto, el refrigerante debe tener una presión de
evaporación lo más baja posible, pero ligeramente superior a la presión
atmosférica.
T e m p e r at u ra : Hay tres temperaturas que son importantes para un refrigerante y
que deben ser consideradas al hacer la selección. Estas son: la de ebullición, la
crítica y la de congelación. El punto de ebullición de un refrigerante debe ser
bajo, para que aun operando a presiones positivas, se pueda tener una
temperatura baja en el evaporador. Debe tener una temperatura crítica por arriba
de la temperatura de condensación Por otra parte, la temperatura de congelación
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
de un refrigerante, debe ser más baja que la temperatura del evaporador. No se
puede utilizar un refrigerante que se congele a la temperatura de trabajo del
evaporador.
V o l u m en : En un sistema de refrigeración, al agregar calor al refrigerante,
aumenta su temperatura y su volumen específico, pero su presión permanece
constante; ya que, en el evaporador, en la línea de succión y en el condensador, la
temperatura de saturación es lo que controla la presión del vapor sobrecalentado.
Inversamente, si disminuye la temperatura del refrigerante, disminuye su
volumen específico. Por lo tanto, el refrigerante debe tener un valor bajo de
volumen específico en fase vapor, y un valor alto de volumen en fase líquida.
E nt a l p i a : Es la propiedad que representa la cantidad total de energía térmica o
contenido de calor, en un fluido. Sus unidades son kcal/kg. Para la mayoría de los
refrigerantes, se considera que su entalpia es cero a una temperatura de
saturación de -40°C. Entonces, el calor agregado o sustraído de un refrigerante,
desde ese punto, se considera que es su entalpia total. Por lo tanto debe tener un
valor alto de calor latente de vaporización.
Dens i d ad : La densidad de un fluido, puede definirse como su peso por unidad de
volumen.
Las unidades en que se expresa esta propiedad, son comúnmente kg/m³ o puede
utilizarse también kg/l. Los valores de la densidad tienen algunas aplicaciones
útiles para cálculos de ingeniería, mayormente la densidad en fase líquida. La
densidad en fase vapor es útil en
problemas que involucran al evaporador, la línea de succión y el condensador. La
densidad
en fase líquida se utiliza, entre otras cosas, para calcular la capacidad de cilindros
o tanques recibidores.
39
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
E ntr o pí a : La entropía, es pues, una relación que describe la energía relativa
en el refrigerante, y se determina dividiendo la cantidad de calor en el líquido o
en el vapor, por su temperatura absoluta. Al igual que las otras propiedades
termodinámicas de los refrigerantes, también se tienen en la tabla valores para
el líquido y para el vapor a intervalos de temperaturas. Similar a la entalpia, el
valor de entropía de un refrigerante líquido a -40°C, es 0, y los valores que
realmente importan, son los cambios de entropía desde una temperatura de
saturación a otra.
5.3.5. Propiedades Físicas y Químicas.
No debe ser tóxico ni venenoso.
No debe ser explosivo ni inflamable.
No debe tener efecto sobre otros materiales.
Fácil de detectar cuando se fuga.
Debe ser miscible con el aceite.
No debe reaccionar con la humedad.
Debe ser un compuesto estable.
5.4. Selección Del Refrigerante
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.4.1. Refrigerante R-134a.
El R-134a es un refrigerante HFC de cero potencial de destrucción del ozono y con
propiedades muy similares al R-12. Es utilizado como un refrigerante puro en las
aplicaciones que tradicionalmente usaban R-12 y como componente en mezclas de
refrigerantes diseñadas para sustituir R-502 y R-22. Los fabricantes de compresores y
sistemas ya tienen disponibles equipos que han sido diseñados específicamente para el
R-134a. Pruebas de laboratorio y en el campo también han confirmado que el R-134a
funciona bien como un sustituto para reconversiones en
sistemas que usan R-12 y R-
500.
5.4.2. Comparación con otro refrigerante utilizado.
En Estocolmo, Suecia, la agencia de la protección del ambiente anunció no utilizar el
refrigerante HCFC22 (refrigerante R-22) en equipos nuevos a partir del año 2010 en
países desarrollados. Por otra parte, se han desarrollado varios refrigerantes alternativos
para sustituirlo, y el que más se aproxima desde el punto de vista energético al R-22 es
el R-134a (hidrofluorocarbono). Además, con el refrigerante R-134a el ciclo de
refrigeración tiene la misma eficiencia que con el refrigerante R-22. Además, el R-134a, al
no ser tóxico ni inflamable, cumple con las normas de seguridad más severas, como las
que establece la ASHRAE y los Underwriters Laboratories (UL) en Estados
U
nidos.
Las principales ventajas con respecto a otros refrigerantes son:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
El R- 134a es el mejor fluido que no afecta la capa de ozono para reemplazar el R-
12 y R-
22.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
El R-134a tiene una temperatura crítica elevada, lo que permite que los sistemas
enfriados por aire conserven altos niveles de rendimiento a altas temperaturas de
condensación.
El R-134a se usa ampliamente en numerosas aplicaciones asegurando así
su disponibilidad comercial en todo el mundo.
No es tóxico.
No es inflamable.
No es corrosivo.
Compatible con los materiales de construcción de los equipos.
5.5. Humidificación
La humidificación consiste en la adición de agua al aire. Este elemento (humedad) es
importante de considerar en el estudio del diseño de la cámara de conservación ya que
para productos alimenticios como las carnes, pescados, frutas y verduras. Es
necesario tener una hum edad relativa entre rangos de 95% y 98%. Por esto son
necesarios equipos capaces de mantener esta humedad, debido a que el proceso de
refrigeración puede provocar problemas de deshidratación.
Entre los equipos controladores de la humedad se pueden
encontrar:
Humidostatos son elementos de control directo de la humedad. Controlan la
puesta en marcha o paro automático de un humidificador cuando el nivel de
humedad en aire baja o sube de los niveles preestablecidos, disparando el
encendido o apagado automático del humidificador.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Higrómetros son instrumentos de medida que indican los grados de humedad del
aire o algún gas determinado mediante unos sensores que determinan la variación
existente y la unidad de medida habitual que utilizan es el %. Existen higrómetros
de condensación, higrómetros de resistencia eléctrica o higrómetros químicos.
higrostatos electrónicos son elementos de medición que controlan la humedad
relativa en el interior de un habitáculo, y actúan activando una resistencia según la
medición previa que se haya ajustado, evitando la formación de indeseables
condensaciones y la posible corrosión de algunos componentes. Los Led que lo
integran se encienden cuando la resistencia se pone en marcha.
5.6. Poliuretano.
El poliuretano es un agente químico, ampliamente utilizado en diversos procesos, es muy
usado en fabricación de pinturas sintéticas, destacándose, la de los automóviles. Las
cuales logran una alta adherencias al metal y grandes resistencias a la inclemencia del
tiempo. Ya sea en verano o en invierno. Asimismo, el poliuretano, en la actualidad,
también es utilizado en la fabricación de espumas. Incluso en la fabricación de paneles
aislantes, para cámaras frigoríficas. Logrando un muy buen aislamiento del frió. Proceso
que requiere de la inyección agentes inchantes, en el poliuretano. Lo que provoca que el
material, se infle literalmente. Pero la gracia en su utilización como aislante, es que a
diferencia de las esponjas normales, las cuales presentan poros abiertos, el poliuretano
logra un acabo sin poros. Sin aquella cualidad, sería inútil su utilización en el campo de la
refrigeración industrial.
44
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
5.6.1. Características del poliuretano.
Es una espuma rígida compuesta por cerdillas cerradas de forma hexagonal en cuyo
interior retienen el gas 141-B que una sustancia ecológica. Es una sustancia orgánica por
síntesis química. El poliuretano es un resultado de la mezcla del isocionato y poliol,
este último encargado de proveer el agente expansor y espumante. Esta composición
brinda una alta eficacia como aislante térmico, acústico e impermeable. El poliuretano es
un material por demás noble que en muchos países del mundo es de uso tradicional. En
nuestro país es más conocida la utilización en la industria frigorífica.
5.7. Cable Calefactor AKO-5231.
Los suelos de las cámaras frigoríficas se construyen con una capa de aislamiento térmico
para reducir parte del calor que por conducción atraviesa el suelo hacia el interior de la
cámara, enfriando el subsuelo. A pesar del aislamiento térmico del suelo, debe
compensarse la cantidad de calor que lo atraviesa, para evitar que se hiele el
subsuelo.Si este se helara, expandiría hacia arriba con fuerza suficiente para levantar y
agrietar el suelo de la cámara frigorífica, pudiendo incluso, debilitar los cimientos del
propio edificio. Este efecto es conocido como "frost heave".
El Instituto Internacional del Frío, recomienda varios sistemas de protección contra el
"frost heave", uno de ellos, es utilizar elementos calefactores eléctricos colocados debajo
del aislamiento térmico, extendidos en el suelo en forma de parrilla.
5.7.1. Características.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Es de tipo paralelo y la potencia la entrega por metro lineal constante. El elemento
calefactor es un hilo de níquel cromo que esta enrollado en espiral alrededor de los dos
conductores aislados del cable, con los que hace contacto alternativamente en puntos
determinados. El cable va formando internamente, un sistema de muchas resistencias en
paralelo alimentadas por dos conductores.
Se recomienda instalar 2 metros de cable por cada metro m2 por superficie
de suelo.
Tabla 8. Especificaciones técnicas Ako-5231.
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Capítulo 7 Referencias
7.1. Referencias Bibliográficas.
Rafael Lopez Vasquez, Ana Casp Vanaclocha, Tecnologia de Mataderos, Mundi
Prensa
2004.
Catainfri S.L, Guía Básica del Frigorista, Cap. 15 Varios Cálculos y Diseño 2010.
Dr. Ing. Gonzalo E. Salinas Salas, Apuntes de Transferencia de Calor 2012.
7.2. Páginas web.
Construcción de cámaras frigoríficas
h t t p : / / w w w . qu i m i n e t . c om / artic u l o s / c o n s t r u cc i o n- d e-ca m aras-fr i g o ri f ica s -
2 6 8 17 75 . h t m
Almacenamiento de alimentos
h
t t p : / / w w w .f a o .or g / do cr e p / 0 0 4 / t 0 5 66 s / t 0 5 66 s 12 .
h t m
Manual de Diseño para la construcción con acero, Capitulo 1
h
t t p : / / w w w .a h m sa. c o m/ A cer o / C om p l e m/ M a nu al_ C on strucci o n _ 2 01 3/ Ca p it u l o
_ 1 . pd f
Transpaletas.
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
h t t p : / / w w w . o cas i o n esp u l i d o .c om / artic u l o / 5 8 5 6 / Tr a n sp a let a - M a nu al - D e-
P esa j e- Sin - Im p re s o ra-Sca l e - 7 0 07 - Ed .h tm
Ako 5231
42
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
http://www.ako.com/w4fs/mobject/nombre/355231000
Catalogo. h t t p : / / w w w . in t ercal.c l / S h o w _ P a g e.as p ? p a g e _i d = 5 4 8
Anexos
Memoria de cálculo.
Apéndice A: Cálculo sistema rieles para cerdo.
Cálculo del esfuerzo de fluencia.
Cálculo del momento.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo del módulo de resistencia.
Ahora mediante la tabla de vigas estructurales se tiene una viga
I 240.
Apéndice B: Cálculo de Cargas Térmicas
Cálculo del espesor del aislante
Se tiene entonces la fórmula general de la ganancia o pérdida de
calor:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Se sabe también que lo máximo que se puede perder de calor a través de las paredes por
unidad de superficie en una cámara de refrigeración es Q/A= 8 W/ . Y donde el
coeficiente global de transferencia de calor es:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Reemplazando está ecuación en la fórmula anterior y despejando el espesor del aislante
tenemos que:
[ ( )]
Y la pared constará desde el interior hacía el exterior de una chapa de acero,
Espuma de
Poliuretano (aislante), ladrillo-concreto, y chapa de acero respectivamente.
Datos:
Material Conductividad Térmica
(W/m°C)
Espesor (m)
Tabla 10. Características materiales pared.
Por lo tanto la ecuación queda de la siguiente manera:
[ ( )]
Con:
=24 °C
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
= 0 °C
= = 9,3 W/ (Según Norma ASHRAE)
= 0,85
= 0,15
Q/A= 8 W/
Espesores y conductividades térmicas en tabla anterior.
Resolviendo, el espesor de aislante adecuado para el poliuretano será de:
= 0,0467 m = 46,74 mm
Por lo tanto se ocupará una plancha de Poliuretano de 50 mm.
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo Calor Que Atraviesa la Pared
Para el cálculo del calor que entra a la cámara o frío que se pierde de la cámara, se
ocupará la ecuación siguiente:
Donde reemplazando el espesor del aislante calculado, el flujo de calor por superficie
unitaria da un valor de:
Cabe destacar que esta ganancia de calor es utilizable para las paredes y para el techo.
Para el piso se utilizará un sistema de un cable calefactor paralelo para protección de
suelos en cámaras frigoríficas, el cual dará una ganancia de calor de .
Áreas de la cámara:
P ared L a t era l : 13,608 = 27,216 para las 2 paredes.
Pared Fr onta l: (A.Pared – A.Puerta)=11,016 – 2 = 9,016
Pared T r as era : 11,016
T e c ho : 20,5632
Pis o: 20,5632
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Por lo tanto el flujo de calor total que atraviesa la pared viene dado por:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo de carga térmica del producto
El calor sensible a extraer, para enfriar el producto, desde su temperatura inicial
hasta la de refrigeración y la cual viene dada por:
Por lo tanto se calculará el calor sensible para la carne de cerdo y para la carne de pollo.
Los datos de los calores específicos de las carnes fueron extraídos de las tablas 1 y 2.
Datos:
= 3,31 KJ/Kg °C
= 2,3 KJ/Kg °C
= Ti – Tf
Ti = 7°C
Tf = 0°C
= 1035Kg
= 500 Kg
3 Hrs= 10800 seg.
2 Hrs= 7200 seg.
El Calor sensible del cerdo será:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
El Calor sensible del Pollo será:
Por lo tanto la ganancia de calor total de los productos será de:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo de carga térmica por infiltración o renovación de aire
El calor por renovación del aire se calculará aplicando la fórmula:
Datos:
= 55,5 (Volumen cámara de refrigeración)
= 4,81 W/ ( Tabulado a partir de la tabla de calores)
= 10/Día (Tabulado a partir de la tabla de renovaciones)
Tabla 12.Renovaciones de aire para cámaras de conservación y congelación
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Tabla 11.Calor de
aire.
Se calcula y el valor que resulta es de: 2670 W
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo de carga térmica por fuentes internas
Cálculo de la carga por personas
El calor total de las personas será:
Datos:
= 2 Personas
= 270 W/Hr (Tabulado por tabl de potencias liberados por personas)
= 5 Hrs
Tabla 13.Potencia Liberada en W por las personas según las temperaturas de la
cámara en °C
Por lo tanto el calor liberado por las personas es:
54
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo del calor generado por el alumbrado
Si se conoce la potencia del alumbrado instalado el valor del calor generado será:
∑
Dónde:
= 12 Lámparas LED
= 50 W
= 80 % = 0,8
55
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Tabla 14.Lámparas LEDs Con
sus respectivas potencias y
eficacias.
Por lo tanto para la distribución de 12 lámparas led, con Lum de 4000 cada una, aceptable
para un recinto como la cámara de refrigeración, tenemos que la carga térmica es:
Cálculo de calor generado por los ventiladores de los evaporadores
56
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Como la potencia de los ventiladores se desconoce a priori se considerará para este
concepto un
10 % de la suma de las potencias ya calculadas en los apartados anteriores, por lo que
queda de la siguiente manera:
Reemplazando los cálculos ya efectuados, tenemos que la carga por ventiladores de los
evapores es:
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Obtención de la carga térmica total
Para obtener la carga térmica total se debe sumar todas las cargas obtenidas
anteriormente y aplicarle un factor de seguridad de un 10 % con lo que quedaría de la
siguiente manera:
Anexo C: Ciclo de Refrigeración en la Cámara
Se tiene los datos de la temperatura del medio, que es 24°C y con la cual más la variación
de la temperatura media que varía entre 10 a 15°C se tiene una temperatura de
condensación de condensación de 36°C.
La temperatura de evaporación se obtiene mediante la diferencia de temperaturas entre
la temperatura interior de la cámara de refrigeración y una temperatura promedio
58
CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
dependiente de la humedad relativa del aire dentro de la misma cámara. A
continuación a través del software “Termograf” se obtienen los datos requeridos en
los diferentes procesos del ciclo para poder
encontrar y seleccionar
componentes.
Grafico 3.Ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor
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CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA CARNES DE CERDO Y POLLO
Cálculo Flujo Másico del refrigerante
Con: = 242,42 KJ/Kg; = 76,2257 KJ/Kg y Q ya calculado anteriormente como carga
térmica total del sistema, tenemos:
Cálculo de la potencia del compresor
Con: h2=264,131 KJ/Kg; por lo tanto la potencia del compresor será de:
60
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Cálculo calor rechazado al medio
Con: h3=78,6171 KJ/Kg; por lo tanto la potencia del compresor será de:
Tabla: Propiedades del R-134a saturado. Tabla de presión
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Apéndice D: Tablas.
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Tabla 15. Propiedades del R-134a Saturado, Tabla de presión.
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Tabla 16.Propiedades del R-134a saturado, Tabla de temperatura
Tabla 17.Propiedades de aire seco a presión atmosférica.
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Tabla 18. Entalpía del aire a baja presión.
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Apéndice E: Catálogos.
Poliuretano.
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Compresor.
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Evaporador.
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Condensador
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Válvula de expansión.
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Presostato
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Válvula Selenoide.
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Válvula retención.
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