proyecto camal con refri

REFRIGERCION, CALEFACCION Y AIRE ACONDICIONADO 26 de junio de 2013

INGENIERIA MECANICA Pgina 1

LA CAMARA

FRIGORIFICA:

CALCULO TERMICO,

DIMENSIONAMIENTO Y

SELECCIN DE

DISPOSITIVOS



NDICE

I. INTRODUCCIN

II. GENERALIDADES DEL PRODUCTO A REFRIGERAR

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

IV. DISEO DE LA CMARA DE REFRIGERACIN

4.1 Dimensionamiento de la cmara.

4.2 Seleccin del aislante y Espesor de aislamiento para las paredes, techo y

piso.

4.3 Esquema de la cmara de refrigeracin.

V. CLCULO DE LA CARGA TERMICA

5.1 Flujo de calor a travs de las paredes.

5.2 Carga por cambio de aire.

5.3 Carga del producto.

5.4 Cargas varias :

5.4.1 Por iluminacin.

5.4.2 Por personas

5.4.3 Por motores elctricos

5.5 Carga total

VI. SELECCIN DEL REFRIGERANTE

VII. CONSTRUCCION DEL CICLO TERMODINMICO DE REFRIGERACIN

7.1 Condiciones de Condensacin y Evaporacin.

7.2 Esquema del ciclo termodinmico.

7.3 Clculo de las magnitudes fundamentales del ciclo termodinmico.

7.4 Calculo del Efecto Refrigerante.

7.5 Flujo msico del refrigerante.

7.6 Calculo de la Potencia del compresor.

7.7 Calor derivado por el condensador.



7.8 Coeficiente de funcionamiento o de performance (eficiencia del ciclo)

7.9 Potencia por tonelada de refrigeracin.

7.10 Caudal volumtrico por tonelada de refrigeracin.

VIII. SELECCIN DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN

8.1 Seleccin del compresor.

8.2 Seleccin del condensador.

8.3 Seleccin del dispositivo de expansin.

8.4 Seleccin del evaporador.

IX. SELECCIN DE TUBERAS Y ACCESORIOS

9.1 Datos del proyecto.

9.2 Material utilizado.

9.3 Seleccin y dimensionamiento de la tubera.

9.4 Accesorios.

X. CONCLUSIONES.

XI. BIBLIOGRAFIA.



I. INTRODUCCIN

La refrigeracin en los procesos industriales es de vital importancia, debido a que nos

permite conservar, preservar y mantener el producto a una temperatura adecuada o a

la que quisiramos obtener. Dada una carga msica y para un producto especfico se

debe disear una instalacin y elegir convenientemente todos sus dispositivos y

accesorios a fin de mantener en buen estado el producto de inters.

El trabajo se ha estructurado segn un esquema general el cual incluye:

Generalidades del producto a refrigerar

Planteamiento del problema

Diseo de la cmara

Calculo de la carga trmica

Seleccin del refrigerante

Ciclo termodinmico de refrigeracin

Clculos de los datos de seleccin de equipos del sistema de refrigeracin

Clculos de tuberas de refrigerante

Calculo de tuberas de medio condensante

Controles y accesorios

Esquema de refrigeracin

Cada parte se apoya ya sea en una consulta bibliogrfica, criterios adoptados y sobre

todo en el empleo de conocimientos obtenidos en el desarrollo del curso de

refrigeracin y uso de tablas normalizadas que recomiendan desde las condiciones a

la cual refrigerar hasta el diseo, dimensionamiento, seleccin de equipos y

accesorios. Con motivo de aplicacin de la refrigeracin en los procesos industriales,

hemos escogido el proceso de refrigeracin de carne de CERDO, producida por el

camal particular San Francisco debido a que es una de las principales y la ms

grande distribuidora de este producto que abastece a nuestra ciudad de Trujillo. Por

eso, es indispensable contar con las medidas, parmetros y equipos adecuados para

su distribucin.



Pero a lo que respecta al proceso de refrigeracin de carne de cerdo, es necesario

contar con un sistema de refrigeracin adecuado para mantener y preservar dicha

producto hasta antes de su distribucin

El presente proyecto da una alternativa de cmo disear dicha cmara, teniendo en

cuenta los principios bsicos de refrigeracin aprendidos hasta el momento, en el

curso de refrigeracin, calefaccin y aire acondicionado.



II. GENERALIDADES DEL PRODUCTO A REFRIGERAR

La carne de cerdo o carne de porcino es un producto crnico procedente del cerdo. Es

una de las carnes ms consumidas en el mundo. Algunas religiones la consideran un

alimento prohibido. Por ejemplo, el judasmo la considera treif y el islamismo, haram.

Es adems una de las ms aprovechadas, porque se utiliza casi todo el cuerpo del

animal, as como muchos de sus subproductos: jamn, chorizo, bacon, morcilla,

tocino, pat, etc.

El porcino se encuentra hoy entre los animales ms eficientemente productores de

carne; sus caractersticas particulares, como la gran precocidad y prolificidad, corto

ciclo reproductivo y gran capacidad transformadora de nutrientes, lo hacen

especialmente atractivo como fuente de alimentacin.



Las personas deportistas suelen escoger carne de aves como pavo o pollo en su

alimentacin para evitar las grasas saturadas de las carnes animales. Sin embargo, la

carne de cerdo est volviendo a la cocina sana con los nuevos estudios de nutricin.

- Es baja en colesterol: 100g de lomo de cerdo aportan 58 mg de colesterol y un filete

de pollo 69mg.

- Es rica en grasas mono insaturadas: contiene un 48% de cido oleico, un cido graso

como el del aceite de oliva que ayuda a equilibrar los niveles de colesterol.

- Es una fuente de protenas de buena calidad: un filete de cerdo te aporta casi 20g de

protenas por 100g, una fuente de aminocidos naturales para tus msculos.

- Es rica en vitaminas y minerales: contiene hierro de fcil absorcin que te ayuda a

prevenir la anemia ferropenia cuando entrenas, y tambin aporta zinc,

fsforo,sodio,potasio,vitaminas del grupo Especialmente B1 o tiamina ya que aporta

entre 8 y 10 veces ms que el resto de las carnes. Se trata de una protena muy

importante para los deportistas porque interviene en el metabolismo de la glucosa en

el msculo.

La carne es un alimento que est presente en nuestra dieta cotidiana, ya que es una

de las principales fuentes de protenas. Pero tambin hay que tener en cuenta que en

muchos casos nos aporta cantidades de grasa que debemos tener en cuenta. Esto es

precisamente lo que siempre se ha atribuido a la carne de cerdo, que hemos

mantenido alejada de nuestra dieta por considerarla rica en grasas que ponan en

riesgo nuestra salud. Por este motivo en este post queremos ver otras propiedades de

la carne de cerdo.

Debido a estas consideraciones y a la mala prensa que se cre entorno a esta carne,

se cre una raza de cerdo con menos grasa que fuera ms saludable para el

organismo humano. Adems, se puso en valor la carne de cerdo ibrico criado al aire

libre con productos totalmente naturales, y es que numerosos estudios se hicieron eco

de las bondades de esta carne para la salud humana. Por ello en esta ocasin vamos

a detenernos es sus beneficios.



Beneficios nutricionales

En primer lugar, antes de ver los beneficios que nos aporta es necesario que

tengamos presente los valores nutricionales medios de la carne de cerdo. Como todo

alimento crnico, hay que tener presente el alto contenido de protenas de un gran

valor biolgico. En concreto, este tipo de carne contiene una media de cuarenta y tres

gramos de por cada cien de producto. A esto hay que destacar su moderado contenido

en grasa, que es menor de lo que la gente cree, ya que la media es de nueve por

ciento del contenido.

A estos nutrientes debemos aadir las dosis de vitaminas que nos aporta este tipo de

carne. Vamos a destacar la tiamina, vitamina B6, niacina, rivoflavina y vitamina B12.

Todas ellas necesarias para mantener y conseguir una correcta salud en los tejidos

que componen nuestro cuerpo. A esto debemos sumar su alto contenido en minerales

como el hierro, zinc, fosforo, magnesio y potasio, necesarios a la hora de mantener

unos correctos biorritmos corporales.

Beneficios para el organismo

Es cierto que la carne de cerdo es muy variada y su contenido en grasa depender

mucho de la zona que estemos consumiendo. La parte que menos cantidades nos

aporta es el lomo, que simplemente tendr entorno al tres por ciento de contenido

graso. Se trata de una parte muy suculenta y rica al paladar, fcilmente digerible por

parte del organismo y que es de gran utilidad para nuestra alimentacin.

La carne de cerdo adems est muy recomendada en pocas de crecimiento, ya que

es un alimento apetecible para los nios por su peculiar sabor. A esto le debemos

sumar su alto contenido en protenas que es lo que nos ayuda a construir tejidos



corporales y conseguir as un perfecto desarrollo, tanto en la infancia cuando estamos

creciendo, como cuando somos ms mayores y queremos conseguir un perfecto

desarrollo muscular.

La carne de cerdo tambin contribuir a mantenernos ms activos y llenos de vitalidad,

y es que contiene altas dosis de tiamina, necesaria para conseguir una correcta

asimilacin de los hidratos de carbono por parte del organismo. A esto hay que sumar

el papel importante que tiene esta sustancia a la hora de conseguir un equilibrio en el

sistema nervioso, ya que tiene un papel importante en su correcto funcionamiento.

El potasio tambin es un mineral necesario e indispensable en el organismo.

Concretamente de lo que se encarga este mineral es el correcto funcionamiento

muscular y de la realizacin adecuada de los movimientos por parte de los distintos

msculos del organismo, entre ellos el corazn. Por este motivo, el potasio que nos

aporta la carne de cerdo ayudar a que mantengamos un correcto funcionamiento del

organismo.

Es cierta que la mayora de las grasas que la carne de cerdo contiene son saturadas,

por lo que ser necesario que no abusemos de este alimento. Como siempre hemos

comentado en Vitnica, no debemos demonizar ningn alimento ni tampoco hacerlo

imprescindible en nuestra dieta, ya que lo ideal es la variedad y seguir una dieta

equilibrada en la que quepan todo tipo de alimentos por igual, ya que todos nos

aportarn beneficios considerables.



III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se deber disear la instalacin y dimensionamiento de una cmara de

refrigeracin para conservar carne de cerdo en el Camal Particular de Abastos

San Francisco a un requerimiento mximo de 7800 Kg/da.



Tenemos las siguientes especificaciones tcnicas para el producto a refrigerar:

Producto a refrigerar: Carne de Cerdo

Cantidad msica: 7800 Kg/da a T= 24 Bajo condiciones de verano

Temperatura de diseo del cuarto: ( )

Humedad relativa de diseo: HR= 85% - 90%

Tiempo de almacenamiento: 7 das (1 semana)

Calor especifico antes de congelar:

Calor especifico despus de congelar:

Contenido de agua del cerdo: 93% grasa y 6% agua

Punto de congelacin: -2 (28.4 )

Tipo de almacenamiento: corto plazo

Temperatura de enfriamiento: ( )

Calor latente de congelacin: 30

Conservacin del producto en estado congelado: T= -18

Conductividad trmica del chancho: 0.12 BTU/h pie

Nmero de personas que entran en la cmara: 3

Tiempo de permanencia de personas dentro de la cmara: 60 minutos

Tiempo de funcionamiento de la cmara: 30 minutos de descanso por cada

6 horas de funcionamiento (23 horas/dia)

Iluminacin dentro de la cmara de refrigeracin: 7 focos (36 watts) y

1 fluorescente (40 watts)

IV. DISEO DE LA CAMARA DE REFRIGERACION

Lo ms recomendable para el diseo de una cmara frigorfica que almacenara

carne de chancho se da en las siguientes especificaciones de acuerdo a

experiencias dadas por algunos fabricantes:

Altura de los rieles, que sostendrn la carne, desde el piso no menor a 2.82

metros.

Carga til de riel: 35 cerdos como mximo en cada riel.

Distancia mnima entre rieles: 100 cm.

Distancia entre rieles y pared mnima: 93 cm.

Nmero de personas que pueden realizar trabajos dentro de la cmara: 3



IV.1) DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMARA DE REFRIGERACION



IV.2) SELECCIN DE AISLANTE Y ESPESOR DE AISLAMIENTO

De manera general los aislantes son aquellos que presentan un bajo coeficiente de

conductividad trmica, estableciendo el valor lmite en 0.05 , para los

aislantes de uso corriente en refrigeracin.

Aislamiento del suelo:

El camal San Francisco presenta una construccin de cmara frigorfica de tipo

artesanal, para lo cual se utiliz los siguientes materiales:

Concreto de Cemento

Tartajeado de cemento (compuesto por cemento ms arena fina):

Coeficientes de conveccin externo e interno respectivamente:

Entonces la ecuacin que tenemos es la siguiente:



Aislamiento del techo:

Se cuenta con los materiales: Poliestireno expandido, ladrillo macizo, malla metlica

(funcin estructural) y tarrajeado,los valores de conveccin interior y exterior (tabla

10-3 Snchez y Pineda):

Poliestireno expandido (tecnopor)

Ladrillo macizo:

Coeficientes de conveccin externo e interno respectivamente:

Tarrajeado:

De la formula antes vista tenemos:



Aislamiento de las paredes:

Puesto que para las paredes tambin se han usado los mismos materiales que para el

techo entonces tenemos:



IV.3) ESQUEMA DE LA CAMARA DE REFRIGERACION

Las unidades que se presentan estn en mm (milmetros):



Tambin se puede apreciar la distribucin de los rieles que sostendrn al producto

(carne de cerdo) dentro de la cmara frigorfica de acuerdo a las especificaciones

dadas anteriormente, como se muestra a continuacin:



Volumen interior de la cmara

Altura: 3.8 metros

Largo: 13.64 metros

Ancho: 9.61 metros

( )

Volumen exterior de la cmara incluyendo el material aislante

Altura: 5.43 metros

Largo: 14.4 metros

Ancho: 10.57 metros

( )



V. CALCULO DE LA CARGA TERMICA

1. Calculo de la carga trmica debido a las perdidas por transmisin por

paredes techos y pisos ( ):

V.1) Flujo de calor a travs de las paredes:

Sabiendo que la temperatura de la pared est a

( )[ ] ( ) ( )

V.2) Flujo de calor a travs del piso:

Esta dado por: Sabiendo que la temperatura de la pared

est a , entonces:

( )( )( ) ( ) ( )

V.2) Flujo de calor a travs del techo:

Esta dado por: Sabiendo que la temperatura de la pared

est a , entonces:

( )( )( ) ( ) ( )



Por lo tanto el flujo de calor total estar dado por la suma de todos los

calores que se pueden hallar en el recinto, por lo tanto tenemos:

2. Calculo de la carga trmica debido a las necesidades por renovacin de

Aire ( ):

La carga trmica a evacuar de un recinto frigorfico debido la renovacin de aire es

una variable que puede descomponerse en suma de otras dos, es decir:

( ) , donde:

: Volumen interior de la camara ( )

: Densidad media del aire (

)

n: Numero de renovaciones tericas (renovaciones/dia)

: Diferencia de entalpias entre el aire exterior y el aire interior ( )

Hallamos la entalpia, notando que la temperatura de ambiente ser tomada para

condiciones de verano:

Para 90 de humedad y

Para 77 de humedad

Del libro de Cengel (Tabla A-15I) obtenemos las propiedades del aire, para:

( )

( )



De la tabla (11.4) del libro de Snchez y Pineda de las Infantas para hallar el

nmero de renovaciones de aire diarias por apertura de puertas en infiltraciones

segn el volumen de la cmara y su nivel de temperatura:

n = 3.61

Reemplazando en la ecuacin (11.12) del libro de Snchez y pineda Infantas

podemos obtener:

( )

Dnde:

: Carga trmica debido a renovaciones equivalentes de aire, en

V: Volumen del recinto frigorfico en

: Densidad media del aire entre las condiciones interiores y exteriores en

d: Numero de renovaciones equivalentes, renovaciones/da

: Diferencia de entalpias entre el aire exterior y el interior en

Reemplazando valores tenemos:

(

)(

)( )( )(

)

Entonces:



3. Calculo de la carga trmica debido a las perdidas por refrigeracin y/o

congelacin ( ):

Tenemos la siguiente expresin sacado del libro de Snchez y pineda Infantas:

, definida

como:

( )

:

: Temperatura de entrada del producto

: Temperatura de conservacin del producto en estado refrigerado

(

) (

) ( )

Como solamente refrigeramos el producto entonces: , estos

datos es para congelacin del producto y nuestra finalidad no es esa solamente

es refrigerarlo.

4. Calculo de la carga trmica debido a las necesidades de conservacin del

producto ( ):

En el caso de productos animales, a pesar de que las temperaturas de

refrigeracin no detienen las reacciones enzimticas, los tejidos quedan

prcticamente inertes en sus funciones y el calor que se desprenden es

despreciable, por lo que no se introduce como un sumando ms en el balance,

entonces en nuestro caso:



5. Calculo de la carga trmica debido al calor desprendido por ventilador

( ):

Segn los datos obtenidos dentro de la empresa, los ventiladores del evaporador

dentro de la cmara de refrigeracin funciona con un motor de 3 HP (2.24 Kw) pero

dentro de la cmara hay dos evaporadores entonces se tendra en total de 6 HP

(4.48 Kw), es decir:

(

)( )(

)

6. Calculo de la carga trmica debido al calor desprendido por circulacin

de operarios en la cmara( ):

Segn datos recogidos en la empresa, la cantidad de operarios que circulan en la

cmara es de 3 personas por un periodo de 60 minutos (1 hora) en el caso de

descarga del producto de la cmara, esto para los chanchos, entonces:

Entonces el calor aportado por los operarios ser:

Dnde:

n: Numero de operarios en el recinto frigorfico = 3

C: Calor emitido por cada operario, =226.8

(tabla 11.6, obtenido de

Snchez y Pineda Infantas)

N: Tiempo de permanencia en el interior de la cmara en horas/da = 25 min/da

( )(

)(

)



7. Calculo de la carga trmica debido a las necesidades por iluminacin( ):

Segn datos de la empresa: en la cmara frigorfica de chanchos se tienen 7

focos de 36 watts cada uno y 1 fluorescente de 40 watts, entonces:

: Potencia de las luminarias en KW

N: Tiempo de funcionamiento en horas/da

(

)( )(

)

8. Calculo de la carga trmica debido a las necesidades por perdidas

diversas( ):

Una estimacin aceptable para estas prdidas se da de la siguiente manera:

( )

Asumimos un promedio de , entonces:

(

)

9. Produccin de frio ( ):

Se define como todos los calores calculados hasta el momento, es decir:



La capacidad de refrigeracin est dada por:

Capacidad = ( )

VI. CICLO TERMODINAMICO DE REFRIGERACION

VI.1) Condiciones de condensacin y evaporacin

VI.1.1) Condicin de Evaporacin:

Para la humedad relativa HR = 90%, segn la tabla extrada de Jos Fernando de

Oliva Carmona (gua para instalaciones frigorficas) tenemos:



Por lo tanto DT = 12.22

12.22 = 1 -

Para esta temperatura del evaporador le corresponde (segn tabla termodinmica)

una presin igual a:

VI.1.2) Condicin de Condensacin:

Elegimos de acuerdo a las condiciones de la cmara frigorfica y por datos de la

empresa una relacin de compresin:

Estos se eligen de acuerdo a que no se cuenta con los catlogos a la mano pero si

tena la presin de succin y de descarga respectivamente que se mostrara a

continuacin:

Presin de succin



Presin de succin medido en Kgf/

Presin de descarga, est instalada en el recipiente de almacn de refrigerante

Presin de descarga medido en Kgf/



Entonces:

( )

A esta presin de condensador le corresponde una temperatura de condensador igual

a (segn tabla termodinmica):

VII. SELECCIN DEL REFRIGERANTE

De los refrigerantes ms usados en la industria frigorfica tenemos las siguientes:

R 12, R 22, R 134a, de las cuales elegimos aquel que sea menos

contaminante para la capa de ozono y adems que el mayor efecto refrigerante

til

Para R 12:

( )

( ) ( )

( )

Para R 22:

( )

( ) ( )

( )



Para R 134a:

( )

( ) ( )

( )

Los valores de (vapor saturado) y (liquido saturado) han sido sacados de la

tabla termodinmica para cada refrigerante. De acuerdo a los resultados podemos

observar:

( ) ( ) ( )

Por lo tanto el R 22 es el refrigerante ms adecuado para esta instalacin por

tener un mayor efecto refrigerante til (e.r.u)



VII.2) ESQUEMA DEL CICLO TERMODINAMICO

Puesto que las instalaciones no cuentan con un intercambiador de calor durante el

ciclo entonces consideramos lo como ciclo estndar de compresin de vapor con

los datos hallados anteriormente, entonces:

VII.3) CALCULO DE LAS MAGNITUDES FUNDAMENTALES DEL CICLO

Calculamos las propiedades en cada punto, del diagrama P h.

Punto 1:

Punto 2:

( )

( )

( )



Punto 3:

Punto 4:

VII.4) EFECTO REFRIGERANTE

( )

( ) ( )

( )

VII.4) FLUJO MASICO DEL REFRIGERANTE

( )

( )

( )( )( )

( )

Por tonelada seria:



VII.6) POTENCIA DEL COMPRESOR TEORICO

Esta potencia est dada por:

( )

(

)(

)

Transformando a HP tenemos que multiplicar por el factor de conversin igual a

0.001341, entonces tenemos:

(

)( )

VII.7) CALOR RECHAZADO POR EL CONDENSADOR

( )

(

)(

)

VII.7) COEFICIENTE DE FUNCIONAMIENTO ( )

( )

( )



(

)

VII.8) POTENCIA POR TONELADA

VII.9) CAUDAL VOLUMETRIVO TEORICO

(

)(

)

VII.10) CAUDAL VOLUMETRICO POR TONELADA



VIII. SELECCIN DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACION

VIII.1) SELECCIN DEL COMPRESOR

VIII.1.1) TIPO:

Para seleccionar el tipo de compresor que usaremos, nos basaremos en la

siguiente tabla proporcionada por Jos Fernando de la Oliva Carmona:

Gua para instalaciones frigorficas

En nuestro caso sera una temperatura media una potencia menor a 20 HP

entonces tendramos un compresor alternativo o de pistn y segn

recomendaciones bibliogrficas es utilizado para refrigerar menos de 50 toneladas

de capacidad frigorfica.

Por lo tanto nuestra cantidad de masa a refrigerar se encuentra dentro del rango

recomendado. Segn el mismo autor podemos obtener la eficiencia volumtrica del

compresor ( ) con la siguiente formula:

( )



La potencia real del compresor est dado por aproximadamente, entonces

tenemos:

VIII.1.2) POTENCIA DEL MOTOR ELECTRICO DEL COMPRESOR (POTENCIA

DE ACCIONAMIENTO)

Para poder elegir el motor adecuado para el compresor debemos tener en cuenta

que existen perdidas mecnicas en el compresor que limitan su eficiencia a un

rango de y perdidas elctricas en el motor elctrico que no son

muy altas pero que hacen que el rendimiento del motor elctrico ( )este en torno

a un 95% es decir 0.95 aunque lo debe dar el fabricante. Entonces la potencia del

motor elctrico que hacen funcionar al compresor est dado por:

( )( )

Entonces con los datos obtenidos anteriormente podemos elegir el compresor que

tenga las siguientes caractersticas:

1) Temperatura de evaporador :

2) Mueva un caudal msico de refrigerante de:

3) Con Volumen barrido de:



Esto se obtiene de:

Vamos al catlogo Danfoss y observamos lo siguiente:

Como nuestra temperatura es de evaporador es de -11.22C podemos aproximarlo

a 10C como esta en el catalogo o en caso contario para ms exactitud

interpolamos, lo mismo para la temperatura de condensador que es en nuestro

caso 44.26C lo aproximamos a 45C que es el valor que se encuentra en

catlogo, tambin se podra interpolar. Como nos ha salido una capacidad de

7.793 ton. Lo que es equivalente a decir 27.4318 Kw entonces en catalogo

podemos encontrar un valor aproximado que lo veremos a continuacin:



Entonces elegimos el modelo de compresor MTM250 de Danfoss. Para nuestro

caso real tenemos el siguiente compresor:



Tambin se puede recurrir a otros fabricantes a partir de la potencia obtenida en

HP como en nuestro caso es 15 HP, se nos presentan 3 opciones para elegir entre

la cuales tenemos:

VIII.2) SELECCIN DEL EVAPORADOR

Para nuestro caso tenemos el tipo de evaporador cbico de conveccin forzada

pues posee ventiladores, se suelen instalar en el techo o la pared, son muy

utilizados en cmaras industriales de mediana y gran potencia. En esta parte

debemos procurar que el evaporador tenga la misma potencia frigorfica del

compresor, de lo contrario el sistema quedara desequilibrado y el funcionamiento

de la instalacin no ser el ms correcto. Pero es difcil encontrar un evaporador

que proporcione la misma potencia que el compresor, lo que hay que hacer es

seleccionar el que ms se acerque y comprobar que la humedad relativa que se

desarrolla en la cmara con el par compresor evaporador seleccionado no difiera

mucho de lo previsto en las condiciones iniciales. Por lo expuesto podemos tener o

considerar los siguientes datos:



1) Temperatura de la Cmara:

2) HR=90%

3) DT= 12.22C

Entonces hacemos lo siguiente; de acuerdo a la nomenclatura dada por el fabricante:

Basndonos en esto podemos hacer el clculo de la siguiente manera:

CT (W) = 27432 watts

HR = 90%

El factor se puede obtener del siguiente cuadro (esto es para el catalogo AKIRFI),

en nuestro caso real estamos trabajando con el R 22.



En caso que nuestra temperatura no est dada en el cuadro la podemos obtener de la

siguiente grfica (los diagramas utilizados son exclusivamente para el R 22

Entonces el = 1.12, el F = 1.17 (Diagrama A), FC es el factor de correccin de

desescarche lo cual asumimos que se da para 8 horas y esto lo vemos en el siguiente

diagrama:



Entonces tenemos FC = 0.97, el FR = 1 (por tratarse del R 22), ahora reemplazamos

en la formula dada anteriormente:

CT x

CE = 27432 x

De acuerdo a Catalogo:

El modelo AKD es el adecuado puesto que nuestra cmara estar a 1C



Como podemos observar el evaporador seleccionado ser AKD 188, cuya

capacidad calorfica es de 21060 watts, superior a la de seleccin.

Para el caso del Camal San Francisco posee dos evaporadores como se muestra a

continuacin:

VIII.3) SELECCIN DEL DISPOSITIVO DE EXPANSION

Tenemos las siguientes consideraciones:

1) Refrigerante R 22

2) Temperatura de la Cmara:

3) Temperatura de evaporador:

4) Temperatura de condensador:

Antes de proceder a la seleccin de este dispositivo tenemos que hallar la

cada de presin en las distintas tuberas que forman el sistema de

refrigeracin, entonces:

Longitud y dimetro de tuberas desde el compresor hasta el

condensador:



Para

( )

( )

( )

( )

Veamos ahora cual es el resultado de la altura o sea:

( )( )

( )( )

( )( )( )



Para

( )

( )

( )

( )


( )( )

( )( )

( )( )( )



Longitud y dimetro de tuberas desde el condensador hasta la vlvula de

expansin:

Para

( )

( )

( )

( )


( )( )

( )( )



( )( )( )

Para

( )

( )

( )

( )


( )( )

( )( )

( )( )( )



La longitud y dimetro de la tubera desde la vlvula de expansin hasta el

evaporador se debe considerar despreciable por ser corto.

A partir de la vlvula de expansin hasta los serpentines del evaporador

empieza a ser notorio el fenmeno de escarche, que viene a ser la formacin

de hielo en el entorno de estos dispositivos debido a que el refrigerante

presenta un alto descenso de su temperatura. As se ve reflejado en la

siguiente imagen:



El escarche es el hielo color blanco, pero esto se ve en la cmara de

refrigeracin para reces (se ha colocado la imagen a manera de ejemplo) pues

tiene sus dispositivos de refrigeracin ms antiguos a comparacin de la

cmara para cerdos que presenta un sistema un poco ms actual en la cual no

se ha podido apreciar dicho fenmeno, mencionando adems que los

evaporadores de la cmara de cerdos son ms grandes que la de reses, esto

con el fin de mejorar la produccin de frio dentro de la cmara.



Longitud y dimetro de tuberas desde el compresor hasta el condensador:

( )

( )

( )

( )


( )( )

( )( )

( )( )( )



Por lo tanto la cada de presin total estar dada por:

Con los datos obtenidos procedemos a seleccionar nuestro dispositivo de expansin

del catlogo SPORLAN:

La capacidad nominal de nuestro sistema de refrigeracin es 7.793 Ton con

refrigerante R 22 a una temperatura de evaporador de -11.22 C (aproximamos para

facilitar el clculo -10 C, pero no es la manera correcta), una temperatura de

condensador de 44.26 C (aprox. a 45 C). Las presin en el evaporador es de 340

KPa y la presin en el condensador es de 1700 KPa

( )

Hallamos ahora la capacidad real de la vlvula de expansin termosttica agregando

son respectivos factores de correccin para temperatura de condensador y factor de

correccin para cada de presin.

Utilizando el catalogo 201MSI de la compaa SPORLAN, escogemos:

Vlvula tipo : S

Capacidad nominal : 7.793 ton

Capacidad tabla : 8 ton

Capacidad corregida : 3.3015 ton

FCL : 1.42

FCP : 1.5

Cada de presin : 197 Psi



Por lo tanto designamos la siguiente vlvula de expansin:

S VE - 8 VGA / Entrada 3/8 SAE ROSCAR y salida SAE ROSCAR

VIII.4) SELECCIN DEL CONDENSADOR

El fabricante nos proporciona la manera de como seleccionar correctamente nuestro

condensador esta metodologa est dada en el catlogo de AKIRFI que est en la

bibliografa al final del informe, para eso nos da la siguiente nomenclatura:



Entonces de acuerdo a esto procedemos a nuestro clculo:

PC = 9509 watts

El factor de correccin M lo obtenemos para un compresor semihermetico (en nuestro

caso) de la siguiente grfica:

Del grafico podemos observar que M = 1.43, reemplazando en la formula antes dada

tenemos:

(Potencia del condensador)



Buscamos en el catlogo del fabricante y encontramos:

Vemos que el condensador seleccionado ser el CBK 16 cuya capacidad ser

16760 watts superior a la de seleccin. Pero este tipo de condensadores usa

ventiladores para enfriar al refrigerante pero en nuestro caso por ser una instalacin

frigorfica antigua se tiene condensadores artesanales prefabricados que tienen como

enfriador de refrigerante al agua proveniente de una torre de enfriamiento. En total son

2 condensadores uno grande (40 tubos) tiene un dimetro de 19.5 cm y de longitud

1.24 m y el otro pequeo (20 tubos) con dimetro 16 cm y longitud de 1.24 m.



Una de las diferencias que se encuentra en usar un condensador refrigerado por agua

o aire es el espacio que ocupan cada uno de estos siendo el espacio mayor el

ocupado por el condensador refrigerado por agua ya que se tiene que tener una torre

de enfriamiento.



IX. ACCESORIOS.

ACCESORIOS PRINCIPALES

Tubera de descarga

Las tuberas de alta presin que emergen de los compresores las denominaremos

tuberas de descarga y estarn realizadas en tubo de cobre de alta calidad, estirado,

sin costuras y deshidratado. Todas las tuberas de descarga de los compresores

desembocan en un colector, el cual unificar todas las tuberas en una nica. Las

lneas de descarga llevarn instaladas vlvulas de anti-retorno, con el fin de que

cualquier remanente de lquido derivado del condensador, no vuelva a los

compresores y puedan llegar a averiarse. Est nica tubera pasa por el separador de

aceite. Este aceite cae por gravedad en el separador y el gas refrigerante sigue su

curso hacia el condensador. El aceite se almacena en un depsito de aceite, el cual lo

devuelve al compresor mediante el control de nivel de aceite, que cuando el nivel de

aceite disminuye, abre el circuito e inyecta aceite al compresor que lo necesite.

En el dibujo esta tubera esta de color rojo y est a muy caliente porque se

sobrecalienta al salir del compresor



Tuberas de admisin o de aspiracin

Estn hechas de cobre y se encargan de traer el refrigerante desde el

evaporador es estado gaseoso hacia el compresor en el dibujo es la tubera de

color negro

Tanque almacenador de refrigerante

En este tanque se almacena el refrigerante tanto en estado lquido como en

estado gaseoso. En estado gaseoso entra al ciclo y luego de efectuarse el

mismo regresa el refrigerante del condensador hacia este recipiente para luego

pasar a la vlvula de expansin y evaporador para finalmente regresar al

compresor, es por eso que est pintado de color amarillo con rojo porque me

indica que dentro est el refrigerante en estado lquido y gaseoso.



Separador de aceite

Este dispositivo se utiliza para separar el refrigerante, en estado de vapor que

regresa del evaporador, del aceite que pueda haberse succionado en el

proceso, este dispositivo en forma de cilindro (negro) regresa el aceite que se

precipita por gravedad al compresor atreves de un ducto o manguera.



El tubo grande que vemos es la conexin desde el evaporador que se encuentra en

las cmaras de refrigeracin hacia en compresor.

Filtro de aceite de descarga

Es el encargado de evitar que el aceite lubricante del compresor ingrese al ciclo

con el refrigerante en el momento de la descarga. La poca cantidad de aceite

que pase atreves de este filtro luego es completamente separado del

refrigerante en el separador de aceite.

Visor de lquido en el compresor



Otros accesorios necesarios para una instalacin frigorfica

Presostato de baja:

El presostato de baja es el responsable de parar el compresor antes de que ste

llegue hacer el vaco en la instalacin.

Presostato de alta:

El presostato de alta es un elemento de seguridad que tiene la funcin de parar la

instalacin cuando la presin de sta es excesiva.

Presostato de condensacin:

Este presostato se emplea para mantener una presin de alta constante durante todo

el ao mediante los ventiladores.

Separador de partculas:

El separador de partculas se encuentra al final del evaporador en instalaciones de

baja temperatura y que estn alimentados por tubo capilar.

Filtro deshidratador:

La cantidad de humedad que puede haber en la instalacin depende del tipo de

refrigerante y de la temperatura de evaporacin.

La cantidad mxima de humedad que son capaces de absorber los refrigerantes viene

dada en "partes por milln" (ppm). Para detectar la humedad se coloca un detector de

humedad, el cual lleva un visor formado por sal de cobalto que es una substancia que

tiene la particularidad que cambia de color al absorber humedad. A parte el visor nos

permite ver la carga de refrigerante de la instalacin.

Vlvula de expansin termosttica

Se utiliza una vlvula de expansin termosttica para poder regular el paso del

refrigerante y poder balancear el flujo de este de acuerdo a las condiciones de

operacin el compresor y el evaporador.



Filtro de lquido.

Elimina materias extraas introducidas en el sistema de refrigeracin antes de que el

lquido ingrese en la vlvula de solenoide o de expansin.

Filtro de la lnea de aspiracin: Protege las partes mviles del compresor de suciedad,

incrustaciones, limaduras, etc., que pueden haberse introducido en el sistema durante

las operaciones de montaje o reparacin.

Vlvula de seguridad.

Del tipo resorte, va instalado en la lnea de descarga del compresor y la vlvula de

paso, para proteger el lado de alta del sistema contra presiones excesivas. La

descarga de la vlvula de seguridad se comunica con la lnea de succin del

compresor y en el caso de que la presin de descarga adquiera un valor excesivo, la

vlvula de seguridad se abre y deriva la descarga del gas del lado de baja.

Manmetros y termmetros.

Tambin es usual la implementacin de termmetros y manmetro entre al vlvula de

paso de la lnea de succin y el compresor, es de gran utilidad para poder monitorear

las condiciones de succin en que se encuentra trabajando el compresor. Adems a

veces se utiliza un presostato cuyo objetivo es proteger al compresor.



LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

Las Torres de refrigeracin son estructuras para refrigerar agua y otros medios a

temperaturas muy altas. El uso principal de grandes torres de refrigeracin industriales

es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeracin utilizada en plantas de

energa, refineras de petrleo, plantas petroqumicas, plantas de procesamiento de

gas natural y otras instalaciones industriales.

Con relacin al mecanismo utilizado para la transferencia de calor los principales tipos

son:

Torres de refrigeracin hmedas funcionan por el principio de evaporacin, (ver

refrigerador inundado)

Torres de refrigeracin secas funcionan por transmisin del calor a travs de

una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente.

Con respecto al tiro del aire en la torre existen tres tipos de torres de refrigeracin:

Tiro natural, que utiliza una chimenea alta.

Tiro inducido, en el que el ventilador se coloca en la parte superior de la torre

(impulsan el aire creando un pequeo vaco en el interior de la torre).

Tiro mecnico (o tiro forzado), que utiliza la potencia de motores de ventilacin para

impulsar el aire a la torre (colocndose en la base).



Las torres de enfriamiento usan la evaporacin del agua para rechazar el calor de un

proceso tal como la generacin de energa elctrica. Las torres de enfriamiento varan

en tamao desde pequeas a estructuras muy grandes que pueden sobrepasar los

220 metros de altura y 100 metros de longitud. Torres ms pequeas son

normalmente construidas en fbricas, mientras que las ms grandes son construidas

en el sitio donde se requieren.

DIMENSIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

Largo: 1.82 m

Altura: 2.44 m

Ancho: 1.82 m

El funcionamiento de esta torre de enfriamiento en con ventiladores bfalo accionados

por un motor de 3 HP que se conecta a los ejes de estos ventiladores mediante una

faja como se mostr en la imagen anterior. A su vez trabaja bombeando el agua

mediante dos bombas una bomba de agua es para el condensador pequeo y la otra



es para el condensador grande, pero hay una tercera que sirve para llevar el agua

hacia el intercambiador de calor que se encuentra en el compresor y servir para

enfriar el aceite del compresor para evitar su sobrecalentamiento

Intercambiador de calor para el aceite del compresor

Ventiladores Bfalo



Bomba de agua de 5 HP

LONGITIDES DE TUBOS PARA LA TORRE DE ENFRIAMIENTO



Dimetro de tuberas de salida del agua de la torre de enfriamiento al

condensador grande (40 tubos en su interior como serpentn) para enfriarlo:

( )

Dimetro de tuberas del condensador grande a la torre de enfriamiento:

( )

Dimetro de tuberas de salida del agua de la torre de enfriamiento al

condensador pequeo para enfriarlo

( )



X. CONCLUSIONES.

Se cumpli con el objetivo tratado, de disear una cmara de refrigeracin para

mantener, preservar y conservar carne de cerdo.

La seleccin de todos los equipos y accesorios que forman parte del sistema

de refrigeracin fue realizada de manera aproximada, tomando en cuenta todos

los requerimientos y necesidades, de esta forma optimizar los recursos.

Se adquiri un conocimiento ms profundo sobre los principios de diseo de

cmaras de refrigeracin mediante la bsqueda de informacin necesaria para

este proyecto y sobre todo por el contacto con nuestra realidad.

La carga trmica de refrigeracin de la cmara es de 7.793 Ton de

refrigeracin, usando como refrigerante R-22 y contando con las siguientes

caractersticas:

Es posible mantener refrigerado un producto alimenticio en buen estado (en

este caso carne de cerdo) siempre y cuando se tomen en cuenta parmetros

de diseo y funcionamiento adecuados para la cmara de refrigeracin as

como tambin las caractersticas del producto a refrigerar.



XI. RECOMENDACIONES

Se recomienda a todos aquellos que se inclinen por esta rea de la mecnica y

piensen en disear un Sistema de Refrigeracin, que tomen en cuenta el

producto y la cantidad a cual se va a conservar, de esta forma se optimizar al

mximo todos los recursos. Ya que uno de los errores que se encuentra en el

diseo de cmaras frigorficas es el calcular la capacidad del cuarto solo

tomando como referencia el tamao de la cmara y la temperatura de

conservacin. Esto podra llevar a dos problemas: el sobredimensionar la

cmara o lo que sera ms crtico que es subdimensionarla, donde tendra

serios problemas de funcionamiento.

Otro factor que se debe tomar en cuenta para el diseo de la cmara de

refrigeracin, es la humedad que se requiera dentro del cuarto fri. Puesto que

de este factor depender la correcta eleccin de la eleccin de la Unidad

evaporadora.

Para el mantenimiento del sistema de refrigeracin y de todas sus partes se

recomienda que sea realizado por personal capacitado.



BIBLIOGRAFIA:

http://intranet2.minem.gob.pe/web/archivos/dgaae/publicaciones/resumen/s

alaverry/03-A.pdf

http://www.inei.gob.pe/biblioineipub/bancopub/Est/Lib1044/cuadros/cap13.p

df

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_frigor%C3%ADfica#Humedad_

relativa

http://www.hanseata.es/downloads/articulos-tecnicos/Articulo-CLIMA-

TEMPERATURA-Y-HUMEDAD.pdf

http://www.slideshare.net/jlighto/diseo-de-camara-frigorifica

http://www.abdefrio.com/pdf/Abdefrio%20-

%20Cat%C3%A1logo%20General%20Dic_2010.pdf

Stoeker W.F Refrigeracin y Acondicionamiento de Aire Primera

Edicion , Mc Graw Hill Book, Mexico 1978. Tabla A-4, y plano P-h del R-22

DOSSAT, Roy J. Principios de Refrigeracion .Editorial Continental. 3era

Edicin, 15ava Reimpresin. Mxico.1980. Pags. 187-225 y 559-584.

Catalogo 201MSI de la compaa SPORLAN.



ANEXOS:

Documents

proyecto camal con refri