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DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN FRIGORIFICA PARA
ALMACENAMIENTO DE ZANAHORIA Y LECHUGA
Presentado por:
De León Siller Susana
Grajales Díaz Arline
Perdomo Valentín Obeth
Materia: Producción de FríoProfesor : Ignacio Covarrubias
Gutiérrez
Departamento de Ingeniería Agroindustrial
Diagrama de bloques del proceso de empacado de zanahoria
Recepción
Separación de piedras
Lavado
Selección
Empacado
Almacenamiento
El almacenamiento requiere de condiciones de refrigeración
UBICACIÓN GUADALUPE, ZACATECAS
A) CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN
Materia prima
Mercado de consumo
Mano de obra
Carretera Agua
Electricidad
Clima
Precio del terreno
Permisos
Resistencia del terreno
SUMA
Guadalupe 50 14 32 32 27 24 20 18 24 16 257
Villa de Cos 20 21 16 24 27 24 20 18 8 16 194
Pánuco 30 21 24 32 27 24 20 12 16 16 222
Ponderar 10 7 8 8 9 8 5 6 8 8
Matriz cuantitativa ponderada para la elección de la ubicación de la empresa
A) CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN
CARACTERÍSTICAS DE LAS CÁMARAS FRIGORÍFICAS
o Dimensiones: Se tendrán 2 cámaras cuyas dimensiones son de 9.5 x 13.6 x 14.3 m para zanahoria, y 9.5 x 15.7 x 15.5 m para lechuga. Cuya capacidad de cada una de estas es de 200 y100 toneladas, respectivamente.
o Aislante: Espuma de Poliuretano con un espesor de 3.89”.
B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA (HOJA DE CÁLCULO EXCEL IMPRESA)
INFORMACIÓN REQUERIDA PARA LOS CÁLCULOS
DATOS DEL PRODUCTO DATOS DEL LUGAR Y MANEJO
PRODUCTO : Zanahorias UBICACIÓN : Guadupe, Zacatecas
MASA TOTAL : 200 t Tbs : 102 ºF
FLUJO DIARIO : 20 t/día Tbh : 63 ºF
DENSIDAD : 64.9 lb/pie3 a.s.n.
m. 2612 m
Cp1 : 0.72 Btu/lb ºF H. Rel. Exterior : 55 % Cpo : 0.37 Btu/lb ºF H. Rel. Interior : 98 %
l : 57.58 Btu/lb TIPO DE USO : 1NORM
AL T. De almacen : 32 ºF Uso montacargas 15 hp
C. DE RESPIRACIÓN AISLANTE : POLIURETANO@ 40 2380.32 Btu/t día Altura cámara : 9.5 m 50 7426.864 Btu/t día Largo = 1.2 Ancho
156.5456 60 8992.32 Btu/t día Volumen total = 2 V. útil 70 10557.77 Btu/t día Horas de trabajo = 8 h
47.5 Crtm 7035.5075 Btu/t día No. Persona = 3
32.0 Crta 1656.9152 Btu/t día Cajas de cartón36363.6 No.
Cp cartón
= 0.21 Btu/lb ºF Peso por caja 1 lb
B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA
CALCULO DE LAS DIMENSIONES Y ESPESOR DEL AISLANTE
Vu = mT / r = 6791.987673pie3 VT = 2 Vu =
13584pie3
INTERNO EXTERNO ESPESOR DEL AISLANTE
pies m pies m cm inchAprox.(")
ALTURA ( H ) = 31.2 9.5 31.7 9.7 PISO 9.72 3.89 3.0LARGO ( L ) = 44.6 13.6 45.1 13.8
MUROS 9.72 3.89 3.0
ANCHO ( A ) = 46.9 14.3 47.4 14.5
TECHO 9.72 3.89 3.0
VOLUMEN (V) = 65246.0 1847.6NOTA: Medidas con distribución de tarimas
B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA
1.- CARGA POR TRANSMISIÓN EN MUROS, PISOS Y TECHO. (pared N = largo)
ECUACIÓN : Q1 = U A DTUpoliuretano = 1/(0.0322 + 0.2451e) Btu
DT = (Text. - Tint) + FC
Upoliestireno = 1/(0.0322 + 0.1984e)
día ft2ºF
Area externa pie2 (Te - Ti) FC DT U Qi (Btu /día)
PISO 2139.38 31 0 31 5.000 331,604.37
PARED N 1428.84 70 0 70 1.303 130,317.74
PARED S 1428.84 70 2 72 1.303 134,041.10
PARED E 1501.57 70 4 74 1.303 144,776.71
PARED W 1501.57 70 4 74 1.303 144,776.71
TECHO 2139.38 70 9 79 1.303 220,210.11
SUMA 1,105,726.73
CUADRO RESUMEN DE LAS CARGAS TERMICAS
FUENTE DE CALOR ECUACIÓN USADAQi (Btu /día)
TRANSMISIÓN EN MUROS, PISO, TECHO. Q1 = U A DT 1,105,726.
73 29.44
INFILTRACIÓN DE AIRE. Q2 = Va (he - hi) 372,435.16 9.91
CARGA POR PRODUCTO
Q3 = Qp1+Qp2 +Qp3+Qp4 826,331.01 22.00
CALOR SENSIBLE SUPERIOR
Qp1 = mD Cp1 (Te - To) 983,865.60 26.19
CALOR LATENTE DE CONGEL. Qp2 = mD l 0.00
CALOR SENSIBLE INFERIOR Qp3 = mD Cpo (Te - To) 0.00
CALOR DE RESPIRACIÓN
Qp4=mDCrtm+(mT-mD)Crta 157,534.59 4.19
ALUMBRADO Q4 = 3.4 A tl 56,939.54 1.52
PERSONAL Q5 = N Qw tw 22,275.42 0.59
MAQUINARIA Y EQUIPO Q6 = 2545 (hp) tm 305,400.00 8.13
MOTORES DE LOS EVAPORADORES Q7 = (HPT)*fc*24 532,800.00 14.18
EMPAQUES Y EMBALAJES
Q8 = mempaque*Cp(Te-Ti) 534,545.45 14.23
SUBTOTAL 3,756,453.
31 100.00
10 % SEGURIDAD 375,645.33
CARGA TOTAL 4,132,098.
65
CARGA TOTAL / 18 h/día 229,561.04
VALOR PREVIO DE QT =
3,223,653.31
Q0=Qtotal/ Horas de funcionamiento al día = 19.13 T.R.
DATOS PARA CALC. MOT. EN EVAPOR.
No. EVAPORADORES = 4
CARGA PRELIMINAR = 229,561BTU/h
CAP. DE C/EVAPOR. = 57390.25897BTU/h
POT. POR EVAPOR. = 1.5HP
FACTOR DE CONV. Fc = 3700
CAPACIDAD DEL EVAP. 64000BTU/h
CAP.TOTAL EVAP.@DT =12 ºF 307200BTU/h
CAP.TOTAL EVAP.@DT =10 ºF 256000BTU/h
CAP.TOTAL EVAP.@DT =9 ºF 230400BTU/h
C) Evaluación termodinámica
CONSIDERACIONES: -Diferencia de Temperatura en evaporador: 5 °C-Diferencia de Temperatura en condensador: 6.66 °C-Incremento de presión en bombas: 3 Bar
DESCRIPCION DEL CICLO: Ciclo de producción de frío en una sola etapa con recirculación.
C) Evaluación termodinámica
Punto T (°C) PMPa Bar
SKJ/Kg
HKJ/Kg
Vm3/Kg
ExergíaKJ/Kg
1 -5 0.519 5.19 1.6099 363.5488 0.03724 47.074
2 50 2.083 20.83 1.6099 388 0.0083 71.52
3 45.5 2.083 20.83 1.23 269.5511 1.074*10^-3
63.3879
4 -5 0.519 5.19 1.2593 269.5511 54.88
EVALUACION TERMODINAMICA DEL SISTEMA MODELADO Carga Térmica: 67.34 kW Efecto Refrigerante: KJ/kg Gasto Masa: Potencia del condensador: COP Ideal o de Carnot: COP:
Rendimiento económico: Rendimiento exergético: 0.3191
Cuadro resumen
EVALUACION TERMODINAMICA DEL SISTEMA MODELADO Carga Térmica: 159.18 kW Efecto Refrigerante: KJ/kg Gasto Masa: Potencia del condensador: COP Ideal o de Carnot: COP:
Rendimiento económico: Rendimiento exergético: 0.3191
Diagrama de Mollier que representa el ciclo
D) Selección y diseño de equipo
EVAPORADORES: (Se necesitan 4 )
-Carga térmica por evaporador ΔT=9°F =57 390.25897 Y 180 881.6277 BTU/h
-De la tabla del fabricante se obtiene que el evaporador de la marca Bohn, Modelo BHG640 tiene una capacidad de 64 000 y 212 000BTU/h a ΔT=10°F.
Características: EVAPORADORES
Modelo BTUH DT10 m3/min CFM
DIAMETRO DE VENTILADOR
NUMERO DE VENTILADORES FLA WHATT
LARGO(cm)
ANCHO(cm)
ALTO(cm)
BHG640
64000 356.6 12600 24 IN 3 7.8 2700 267.34 66.68 94.62 CONEXIONES EVAPORADORES
LIQUIDO SUCCIONDRENAJ
E PESO 4 1 3/8 DE 2 1/8 DE 1/4 RTH
EVAPORADORES
ModelosBTUH DT 10 CONEXIONES
BHG2121 212000
m3/min CFM
DIAMENTRO VENTILADOR LARGO
ANCHO ALTO LIQUIDO
SUCCION
1001.8 3540030 IN 471.17cm 90.81 127.64(2)1 3/8 DE
(2) 2 5/8 DE
NUMERO DE VETILADORES FLA WATT PESO
numero de evaporadores requeridos 3
4 28 6200 902.66 Kg
Datos:o Refrigerante: (R-404a)
UNIDADES CONDENSADORAS
MAC de la unidad dimensiones (cm)
MODELOCOMPRESOR
RECIBIDOR CAP 90% Kg
No de ventiladores hp 460/3/60 largo
ancho alto
BZT0900L6 ZF40K4E 3202 2 33.4
155.45 89.92
99.57
BTUHconexiones peso
433525/8 Liquido13/8 succion 363.79kg
UNIDADES CONDENSADORAS
VENTILADOR CONEXIONES
BLV CAP 90% KGS DIMENSIONES
modelo compresor NUMERO DIA
CAP, CALORIFICA BTUH LIQU SUCCION 64.4LARGO ANCHO ALTO
BLV1500h2
3D53R17ME 2 26 124200 7/8 1 7/8 55.8 366 113 717
PESO NETO KG
717
E)Planos (distribución de áreas)
DTI
Corte transversal de las cámaras
e) Estimación económica Se realizó la estimación económica. Total= 295 266.8 USD
Cámara Modelo evaporadores
Número de evaporadores
Costo por unidad
Costo total
Zanahoria BHG640 4 14 265 USD 57 060 USD
Lechuga BHG2120 3 40 000 USD 120 000 USD
TOTAL 177 060 USD
Cámara Modelo unidades condensadoras
Número de unidades condensadoras
Costo por unidad
Costo total
Zanahoria BZT0900L6 2 16 875 USD 33 750 USDLechuga BLV1500H2 2 37 000 USD 74 000 USD TOTAL 107 750 USDCámara Material
aislante Superficie (m2)
Costo por m2
Costo total
Zanahoria Poliuretano 724.58 6.7 USD 4 854.686 USD
Lechuga Poliuretano 836.15 6.7 USD 5 602.205 USD
TOTAL 10 456.891 USD
Camara Horas de operación
KW Costo por KW ($)
Costo por día ($)
Costo por mes.($)
Zanahoria
18 67.34 2.8 188.55 5 656
Lechuga 18 159.18 2.8 445.70 13 371.12
Total 634.25 19 027.12
Conclusiones Equipar una cámara de refrigeración
implica una alta inversión de capital, por lo cual es importante dar mantenimiento a los equipos para reducir costos posteriores.
A pesar de que se maneja mayor volumen de zanahoria, las dimensiones de la cámara para almacenar lechuga son mayores.
El rendimiento del sistema de refrigeración es bueno.
CONCLUSION GENERAL
Este tipo de trabajos, contribuyen a la formación de nuestro perfil como Ingenieros Agroindustriales, y nos familiarizan con los componentes que debemos de tomar en cuenta para el desarrollo de proyectos, además nos permiten formar un criterio de decisión en ejercicios futuros.
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