Diseño de Cámara Frigorifica

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEL

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

SEDE LATACUNGA

CARRERA DE INGENIERA ELECTROMECNICA

REFRIGERACIN Y AIRE ACONDICIONADO

TITULO:

DISEO DE CMARA FRIGORFICA

YUGCHA ALOMALIZA JOHN JAVIER

ING. ACUA FAUSTO

LATACUNGA, FEBRERO 2015


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TEMA:

Diseo de una cmara frigorfica para el almacenamiento y la conservacin de Guavas.

OBJETIVO GENERAL:

Realizar un diseo de una cmara frigorfica para el almacenamiento y la conservacin Guavas.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Plantear las dimensiones de la cmara frigorfica segn el diseo personal, que ayude a cumplir con la conservacin de Guavas.

Calcular la cantidad de carga de refrigeracin necesaria para la cmara frigorfica, tomando en cuenta todos los aspectos necesarios.

Dimensionar en base a la carga de refrigeracin total calculada los elementos del sistema como son el compresor, condensador, evaporador, vlvulas, etc.

Recopilar catlogos para la seleccin de los dispositivos de la cmara de refrigeracin.

MARCO TERICO: CONGELACIN

El deterioro del pescado se debe al desarrollo de bacterias y a la alteracin de sus

protenas y grasas. A temperaturas adecuadas de congelacin, la multiplicacin

bacteriana se interrumpe y se retrasa o detiene el resto de procesos de alteracin.

La congelacin sirve para conservar pescados y mariscos durante meses y preserva su

calidad original, tanto higinica como nutricional y organolptica (caractersticas de

textura, sabor, aroma, etc.), incluso despus de su descongelacin. La congelacin se

puede realizar en el propio barco o en tierra. Segn (Cruzito, 2013)

LOCALIZACIN

LATACUNGA

El cantn Latacunga va desde los 2.850 metros sobre el nivel del mar (msnm), llegando

a 5.897 msnm en la cumbre del volcn Cotopaxi. La ciudad de Latacunga, est ubicada

a 2.850 msnm, lo cual le determina un clima templado, a veces ventoso y fro, el general

posee una temperatura media anual de 12 C. Segn (Portal Turismo, 2012)

Figura 1.- Clima actual en el cantn Latacunga


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EVAPORADORES

El evaporador o serpentn de enfriamiento es la parte del sistema de refrigeracin donde

se retira el calor del producto: aire, agua o algo que deba enfriarse, y se define como un

intercambiador de calor. Segn (Rojas, 2013)

Cuando el refrigerante entra a los tubos, que conforman el evaporador, absorbe calor

de los productos que van a ser enfriados, y, cuando absorbe calor de la carga empieza a

"hervir" y se vaporiza. En este proceso el evaporador ejecuta la funcin de puente

trmico entre el medio a enfriar y el refrigerante, desarrollando el propsito total del

sistema, la refrigeracin.

COMPRESORES

Despus de que ha perdido calor y se vaporiza en el serpentn de enfriamiento, el

refrigerante pasa a travs de la lnea de succin al siguiente componente mayor en el

circuito de refrigeracin, el compresor. Esta unidad que tiene dos funciones principales

dentro del ciclo, se clasifica frecuentemente como el corazn del sistema, porque hace

circular el refrigerante a travs del sistema.

Las funciones que realiza son: Recibir o remover el vapor refrigerante desde el

evaporador, de tal manera que la presin y la temperatura deseada de evaporacin se

mantengan.

Incrementar la presin del vapor refrigerante a travs del proceso de compresin y

simultneamente incrementar la temperatura del refrigerante de tal manera que pueda

ceder calor al medio condensante del condensador.

CONDENSADORES.

El componente mayor en el sistema de refrigeracin, que sigue a la etapa de

compresin, es el condensador. Bsicamente, el condensador es otra unidad de

intercambio de calor en el cual el calor extrado por el refrigerante en el evaporador, y

tambin el aadido al vapor en la fase de compresin, se disipa a un medio condensante.

DISPOSITIVOS DE EXPANSIN

Un componente fundamental e indispensable de cualquier sistema de refrigeracin es

el control de flujo o dispositivo de expansin. Sus principales propsitos son:

Permitir el flujo de refrigerante al evaporador a la razn necesaria para remover el calor

de la carga. Mantener el diferencial de presin apropiado entre los lados de alta y baja

en el sistema de refrigeracin.


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DISEO DE LA CMARA FRIGORFICA.

DATOS: UBICACIN DE LA CMARA FRIGORFICA:

Lugar: Ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi, ECUADOR.

Temperatura Diaria Promedio: 59F (15C).

Humedad Relativa: 76%.

DIMENSIONES DE LA CMARA FRIGORFICA:

Altura: 10 ft (a).

Ancho: 15 ft (b).

Largo: 15 ft (c).

Aislamiento: Poliuretano Espesor: 4 pulgadas.

Espesor de la pared: 6.6 pulgadas.

CONDICIONES DE LA CMARA FRIGORFICA:

Aplicacin de la cmara: Refrigeracin de Guavas.

Temperatura en el medio exterior: 63F (17C).

Temperatura de almacenamiento: 50 F (12.7 C).

Diferencia de Temperatura: 13 F

Carga elctrica de luces y motores: 1000 watts (10horas/da).

Nmero de ocupantes de la cmara: 2.

Peso total del producto almacenado: 6000 libras.

Informacin del producto: Guavas frescos llegan desde Santo Domingo a 70F.


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CLCULO DE LA CARGA DE REFRIGERACIN:

A) CARGA DE TRANSMISIN EN PAREDES.

a) Superficie de las paredes exteriores.

S = 2[(a b) + (b c) + (a c)]

S = 2[(10 15) + (15 15) + (10 15)]

=

b) De la Tabla 2 Btu loads/ft2/24 hours= 12,48 (INTERPOLACIN).

1050ft2 12,48Btu

ft2=

B) CARGA POR INFILTRACIN DE AIRE O APERTURA DE PUERTAS.

a) Volumen en el interior de la cmara.

8.9 13.9 13.9 = 1719.569ft3

b) De la Tabla 3 cambio de aire por cada 24 horas= 13.12 (INTERPOLACIN).

c) De la Tabla 4 Btu/ ft3= 0,51.

1719.569ft3 13.12 0.51Btu

ft3= .

C) CARGA DEL PRODUCTO.

1. Carga debido a la reduccin de temperatura del producto.

a) Peso total del producto= 6000 lbs.

b) Reduccin de la temperatura del producto a helar= 50 F.

c) De la Tabla 5 Calor especfico sobre el congelamiento= 0,86.

6000lbs 50 0,86Btu

lbs =

2. Carga de Calor de Respiracin.

a) Peso total del producto= 6000 lbs.

b) De la Tabla 6 calor de respiracin por libra= 1.35 Btu/lb.

6000lbs 1.35Btu

lbs=

D) CARGAS DIVERSAS.

a) Carga Elctrica (Watts).

1000watt 3,42Btu

watt 24

10

24=


5

b) De la Tabla 8 Calor equivalente por el nmero de ocupantes.

2 720Btu

h 24h = 34560

E) CARGA TOTAL SIN AGREGAR EL FACTOR DE SEGURIDAD.

. . = .

F) FACTOR DE SEGURIDAD (10% C.T.).

C. T. = 359469.98Btu

da 10% = 35946.998

Btu

da

G) CARGA TOTAL INCLUIDO EL FACTOR DE SEGURIDAD.

C. T. = 359496.98Btu

da+ 35946.998

Btu

da= 395416.978

Btu

da

H) CARGA TOTAL DE REFRIGERACIN:

Total Btu Per 24 Hours

Compresor Running Time (See page 12)=

395416.978

16= .

SELECCIN DE LOS COMPONENTES DE LA INSTALACIN FRIGORFICA.

SELECCIN DEL EVAPORADOR.

24713.56BTU

h

1 KW

3.42 103h

BTU= .

24713.56BTU

hx

1 TONR

12000

h

BTU=

Por lo tanto necesitamos un evaporador que tenga una capacidad de 7.22 KW y de 2

TONR, con el fin de absorber todo ese calor de la cmara fra.

Humedad relativa: 90%.

Humedad Relativa % Diseo DT F

Conveccin Natural Conveccin Forzada

95-91 12-14 8-10

90-86 14-16 10-12

85-81 16-18 12-14

80-76 18-20 14-16

75-70 20-22 16-18


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DISEO DE EVAPORADOR CON DT.

FACTOR DT= 12.

Seleccionamos el evaporador cbico AIRCOIL serie DE 17E-S, paso de aleta 8mm,

deshielo elctrico.

SUPERFICIE DEL EVAPORADOR.

C. T. = 24713.56Btu

h

h 1 Frigoria

3,968 Btu h= 6228.22

Frigorias

hora

S =6228.22 Frigorias hora

10 6= 103.8 m2

SELECCIN DEL REFRIGERANTE.

Se utiliza el refrigerante R-134a (tetrafluoretano), utilizado para refrigeracin comercial,

reemplazo ecolgico del R-12.

PROPIEDADES DEL R-134a.


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SELECCIN DEL COMPRESOR.

24713.56BTU

h

1 KW

3.42 103h

BTU= .

A esto se debe adicionar un factor de seguridad del 20%. Esto se debe a que el compresor nunca trabaja al 100% de su capacidad.

Capacidad = 7.22 KW 1,20 = 8.67 KW

POR LO TANTO SE NECESITA UN COMPRESOR DE: 8.6 KW.

TEMPERATURA DEL EVAPORADOR:

CT

TTT rantedelrefrigeebullicinaobtener

6.133,267.12

Se utiliza un compresor de la marca TECUMSEH, modelo tan4612ZR.

Potencia mecnica 10 Hp.

SELECCIN DEL CONDENSADOR.

Para poder determinar la capacidad del condensador tenemos que tomar en cuenta

los siguientes parmetros:

Carga frigorfica: 7.22 KW

Carga por potencia al freno: KWHp

KWHPx 22.52

746,010

Factor de seguridad: 52.22KW 1,2 = 62.66KW


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Factor por incrustaciones en los tubos: 62.66KW 0,15 = 9.3KW

CAPACIDAD DEL CONDENSADOR: 9.3 KW.

DT de diseo: 40F DT, se escoge este factor porque la diferencia de temperatura de

diseo es de 10C (50F, debido a la tabla de condensadores).

FACTOR DE CORRECCIN POR DT: 0,75.

FACTORES DE RECHAZO DEL CALOR.

Temperatura de condensacin: 50C (122F).

Temperatura de evaporacin: -22,3C (-8,14F).

Factor de rechazo del calor: 1,57

Carga frigorfica corregida = carga frigorfica*factor de correccin por DT*factor de

rechazo del calor

C. F. C. = 9.3KW O, 75 1,57 = 10.9 KW


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CARGA FRIGORFICA CORREGIDA = 10.9 KW.

Se utiliza un Condensador RIVACOLD, Modelo QCL245Z0312, para una carga de 10 HP

(especificaciones de la tabla).

SELECCIN DE LA VLVULA DE EXPANSIN.

La vlvula de expansin deber tener una capacidad de 2 TONR para R-134a.

Se utiliza una vlvula de expansin termosttica SPORLAN, tipo C-S, capacidad nominal 2 Toneladas, temperatura de evaporacin 20C, para el refrigerante 134a. Descripcin y aplicacin de la vlvula


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SELECCIN DEL ACUMULADOR Y RECEPTOR DE LQUIDO.

Refrigerante: R-134a

Se utiliza un intercambiador de calor Totaline, modelo AVR 03 10 2 SX, especificado en la tabla de seleccin.


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SELECCIN DEL SEPARADOR DE ACEITE.

Capacidad del sistema: 2 TONR. Refrigerante: R-134a.

Se utiliza un separador de aceite EMERSON, modelo A XW55814F.

CONCLUSIONES:

Para el correcto diseo de la cmara frigorfica y la seleccin de sus accesorios es necesario el conocimiento de los principios bsicos de mecnica de los fluidos, termodinmica y transferencia de calor.

Para la correcta seleccin de una sustancia refrigerante es necesario tener en cuenta distintos factores como una valoracin econmica, de eficiencia energtica y muy importante el medio ambiente.


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Se deben proyectar todas las acciones posibles dentro de la cmara frigorfica es decir el ingreso de calor en la cmara frigorfica, estos incrementos de carga se deben tomar en cuenta durante el diseo.

Se debe realizar un mantenimiento y prueba de fallas en un determinado rango de tiempo para ver que el sistema de refrigeracin funcione sin problemas.

RECOMENDACIONES:

Se recomienda seguir cuidadosamente cada uno de los pasos para el diseo requerido, y tomar en cuenta todos los factores a intervenir en nuestro diseo, no omitir ningn caso especial.

Bibliografa (s.f.). Obtenido de http://www.gas-servei.com/images/Ficha-tecnica-R134A.pdf

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%20Europe/RAC%20Division%20-%20Europe%20-

%20Literature%20Documents/Catalogues/10-

10%20Sporlan%20Thermostatic%20Expansion%20Valves/10-10ESLow.pdf

(s.f.). Obtenido de http://www.totaline.com.ar/site/uploads/file_4-2006524111233-0.pdf

(s.f.). Obtenido de http://www.emersonclimate.com/es-LA/Documents/pdfs/Emerson-

Catalogo-MX-2012.pdf

Cruzito, P. M. (15 de Junio de 2013). Monografias. Obtenido de

http://www.monografias.com/trabajos97/diseno-camara-frigorifica-trucha/diseno-

camara-frigorifica-trucha.shtml#ixzz3SXhfSy5R

Portal Turismo. (2012). Obtenido de http://www.vivelatacunga.com/clima.html

Rojas, L. M. (21 de Mayo de 2013). Monografias. Obtenido de

http://www.monografias.com/trabajos45/camaras-frigorificas/camaras-

frigorificas2.shtml

Slidershare. (12 de Julio de 2012). Obtenido de http://es.slideshare.net/jlighto/diseo-de-

camara-frigorifica