Refrigeración

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO

“CÁLCULO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PARA UN

TRANSPORTE REFRIGERADO QUE MANEJA YOGURTH”

PROYECTO FINAL

PARA ACREDITAR LA MATERIA DE:

REFRIGERACIÓN

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

DAVID CASTILLO ROJAS NOÉ MÉNDEZ HUERTA

PROFESOR:

ING. RUBEN MARCHAND ORTEGA

MÉXICO, D.F MAYO, 2014



1.- ANTECEDENTES.

2.- BALANCE DE CARGA TÉRMICA.

3.- SELECCIÓN DE EQUIPO.

4.- MANUAL DE INSTALACION.

5.- COSTOS

1.- ANTECEDENTES

- Producto

El transporte refrigerado, se utilizará para el transporte de yogurt batido en recipientes,

que tienen un volumen de 4 litros.

- Flujo de recepción

Se espera manejar un flujo de 102.255 Kg/hr que es igual a Kg/dia resulta 2354.12

Kg/dia.

- Temperatura de entrada del producto

La temperatura a la que entrará el producto al transporte será de 11°C, esta característica se logra de la siguiente manera:

La temperatura del yogurt de la maquina llenadora, es de 22 y 24 ºC, temperatura indicada para retardar el desarrollo de las bacterias que producen la fermentación. Una

vez envasado el producto, se llevan lotes de (6 cubetas de ancho X 6 cubetas de largo X 7 cubetas de alto), a una cámara de refrigeración por un día bajando la temperatura del producto a 10°C, después se pasa a una cámara de conservación para reducir su

temperatura dos grados centígrados (8°C). Sin embargo posteriormente a salir de la cámara de refrigeración, durante el transporte de la estiba a la caja de la camioneta

refrigerada, esta gana 3°C.

- Temperatura de almacenaje

La temperatura a la que se debe de mantener el producto durante su transporte es 6°C para favorecer su conservación.

- Temperatura de salida

La temperatura a la cual saldrá el producto de la cámara, será de 6°C, para posteriormente ser colocados en las neveras que disminuirán su temperatura hasta 4°C

para la venta al público.

- Tipo de empaque


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO La presentación del producto como ya se ha mencionado, es en cubetas de plástico de 4

litros las cuales están hechas de polietileno. Cada embarque suma el siguiente peso:

PRODUCTO

PESO POR UNIDAD

(Kg)

# DE

UNIDADES TOTAL (Kg)

Yogurt 4.138 180 744.84

Cubeta (4 litros) 0.24 180 43.2

Tarima 30 1 30

TOTAL ESTIBA 818.04

- Diagrama de estiba

Cubeta para el yogurt

4 kg

ACOT: cm

18.5

20

Isometric view

Front view

Top view



Front view

ACOT: cm

Right view

Isometric view Botton view

1

2

3

4

5

6

18.5

18.5

18.5

18.5

18.5

18.5

16.5

111

120

120

100

2 3 4 5

1

2

3

4

5

6



Dimensiones de la caja refrigerada canalera marca Frimax

Largo: 40’ Alto: 119.36 pulg Ancho: 102.38 pulg

Apta para tráiler.

- Manejo de productos

El manejo del producto será por medio de un montacargas



2.- BALANCE DE CARGA TÉRMICA.

Debido a que en los contenedores refrigerados, la finalidad es mantener la temperatura del producto, la carga a retirar por el producto, es mínima a comparación de la carga a

través de muros y techo, donde si este, viaja distancias largas y durante largos tiempos de exposición al sol, el producto podría echarse a perder si éste no se mantiene a las

condiciones deseadas. Por lo tanto vamos a hacer uso de la ecuación:

𝑄 = 𝐴 × 𝑈 × ∆𝑇

Donde inicialmente daremos los datos de diseño. Y consecutivamente se hará el balance de carga térmica.

Datos

Producto: Yogurt

Temperatura de almacenaje: 8°𝐶 = 46.4°𝐹

Flujo de recepción diaria: 10 estibas = (820kg)(10) = 8200Kg = 18040lb

día

Condiciones exteriores de diseño:

𝑻𝑩𝒔= 51°𝐶 = 124°𝐹

𝑻𝑩𝑯 = 30°𝐶 = 86°𝐹

%𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂𝒅 = 50%

Aislamiento térmico:

𝑲 = 0.15 𝐵𝑇𝑈.𝑃𝑢𝑙𝑔

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹

𝒆 =1

5∆𝑇 =

1

5(51 − 0) = 10.2 𝑐𝑚 (

1 𝑖𝑛

2.54 𝑐𝑚) = 4.015 𝑖𝑛

𝒉𝒊 = 1.6𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2 . ℎ𝑟. °𝐹

𝒉𝒆 = 6𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2 . ℎ𝑟. °𝐹

Infiltración: Normal

Montacargas: 7.5 𝐻𝑝 durante 1 hora

Carga personal: 2 personas

Alumbrado: 1 𝑤𝑎𝑡𝑡

𝑓𝑡2

Carga a abatir en: 2 horas


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO Temperatura de entrada: 10°𝐶 = 50°𝐹

Calor latente arriba del punto de congelación: 0.93 𝐵𝑇𝑈

𝑙𝑏.°𝐹

Promedio de cambios de aire en 24 horas para cámaras de almacenaje

debido a la apertura de puertas e infiltración (tabla 8)= 8.24 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠

𝑑𝑖𝑎

Calor removido en aire de enfriamiento a las condiciones de cámaras de

almacenamiento (tabla 9)= 1.3824 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡3

Calor disipado por los motores eléctricos (tabla 16, motor fuera y ventilador

dentro): 2545

𝐵𝑇𝑈

𝐻𝑝

ℎ𝑟

Calor disipado por las personas dentro del espacio refrigerado (tabla 17):

2545 𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

Calor disipado por los motores eléctricos (tabla 16, motor dentro y ventilador

dentro): 4250

𝐵𝑇𝑈

𝐻𝑝

ℎ𝑟

AREAS DE MUROS PISOS Y TECHOS

Muro 1:

𝐴 = (8.53′ × 9.625′) = 82.101𝑓𝑡2

Muro 2:

𝐴 = (40.00′ × 9.625′) = 385𝑓𝑡2

Muro 3:

𝐴 = (8.53′ × 9.625′) = 82.101𝑓𝑡2

Muro 4:

𝐴 = (40.00′ × 9.625′) = 385𝑓𝑡2

Piso y techo:

𝐴 = (8.53′ × 40.00′) = 341.2𝑓𝑡2

CÁLCULO DE U

𝑈 =1

11.6

+4

0.15+

16

= 0.036 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR A TRAVÉS DE MUROS PISOS Y

TECHO

𝑄𝟏 = (82.101𝑓𝑡2) (0.036 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹) ([124 + 20] − 46.4°𝐹) = 288.47

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

𝑄𝟐 = (385𝑓𝑡2) (0.036 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹) ([124 + 20] − 46.4°𝐹) = 1352.73

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

𝑄𝟑 = (82.101𝑓𝑡2) (0.036 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹) ([124 + 20] − 46.4°𝐹) = 288.47

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

𝑄𝟒 = (385𝑓𝑡2) (0.036 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹) ([124 + 20] − 46.4°𝐹) = 1352.73

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

𝑄𝑷𝒚𝑻 = (341.2𝑓𝑡2) (0.036 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡2. ℎ𝑟. °𝐹) ([124 + 20] − 46.4°𝐹) = 1198.84

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR POR PRODUCTO (CRITERIO DE DISEÑO)

𝑄𝒔 = (18040 𝑙𝑏

2 ℎ𝑟𝑠) (0.93

𝐵𝑇𝑈

𝑙𝑏. °𝐹) (50 − 46.4°𝐹) = 30198.96

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR POR INFILTRACIÓN + Volumen interior

𝑉 = 39.33 𝑓𝑡 × 7.86𝑓𝑡 × 8.95 = 2766.747 𝑓𝑡3

𝑄 = (2766.747 𝑓𝑡3) ( 8.24

𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠𝑑𝑖𝑎

24 ℎ𝑟𝑠𝑑𝑖𝑎

) (1.3824 𝐵𝑇𝑈

𝑓𝑡3) = 1313.164

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR POR ALUMBRADO

𝑄 = (39.33𝑓𝑡 × 7.86 𝑓𝑡) ( 1 𝑤𝑎𝑡𝑡

𝑓𝑡2) (3.41

𝐵𝑇𝑈ℎ𝑟

𝑤𝑎𝑡𝑡) = 1054.146

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR POR MONTACARGAS

𝑄 = (7.5 𝐻𝑝)( 2 ℎ𝑟𝑠

24 ℎ𝑟𝑠) (2545.5

𝐵𝑇𝑈ℎ𝑟𝐻𝑝

) = 1590.25 𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR POR PERSONAL

𝑄 = (2)( 928𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟) = 1856

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO TOTAL RESUMEN

Muros -------------------- 4481.24

Producto -------------------- 30198.96

Infiltración -------------------- 1313.164

Alumbrado -------------------- 1054.146

Montacargas -------------------- 1590.25

Personal -------------------- 1856

40492.96

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

CÁLCULO DE LA TRASNFERENCIA DE CALOR POR MOTORES

El motor que se utilizará será de ½ Hp

𝑄 = (1 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟)( 0.5 𝐻𝑝) (4250

𝐵𝑇𝑈𝐻𝑝

ℎ𝑟) = 2125

𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

Subtotal: 42617.96 𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

Factor de seguridad 10%: 4261.796 𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟

Total: 46879.75 𝐵𝑇𝑈

ℎ𝑟= 3.90 𝑇. 𝑅



3. SELECCIÓN DE EQUIPO

El equipo que se seleccionó de acuerdo a las T.R es de la marca Thermo King, el modelo es:

SB210 Descripción:

Microprocesador controlado, gran capacidad, montaje al frente, unidad de control de temperatura propulsada por diésel con aire direccional para tráiler Jumbo modernos

Modelo Disponible:

SB-210 50: Enfriando y calentando en la operación de motor usando R-404A

refrigerante.

Operación:

Controlador SR-2 OptiSet™ con modos programables FreshSet™ run/Cycle-Sentry™ continuo

Inicio automático de descongelado Descongelado programable

Cargo Watch™ data en conjunto con HACCP y NIST standards

Capacidad de Refrigeración: Capacidad de la red de sistema de enfriamiento a 100°

F (38 ° C) ambiente y motor de operación de alta velocidad.

Capacidad de refrigeración

Grados F Grados C Btu/hr Watts Btu/hr Watts Btu/hr Watts

35 1.7 51,000 14,950 60,000 17,588 30,000 8,783

0 -17.8 32,000 9,380 32,000 9,380 22,000 6,441

-20 -28.9 21,000 6,150 21,000 6,150 15,000 4,400

Flujo de aire

3,500 CFM @ 0 presión estática

3,200 CFM @ 0.5 en presión estática

Motor:

Motor TK486 con inyección directa de diésel

Cuatro cilindros, enfriado por líquido Aceite mineral clasificación CD después del ablande Capacidad de aceite de 15 cuartos de galón (14,2 litros)

Potencia de 34.0 hp operando a 2,200 rpm intervalos de mantenimiento de 3000 horas



Compresor:

Modelo X430L

Desplazamiento de 30,0 pulg. cub. (491.6 cm³) eje impulsor de alta resistencia.

Separador de aceite, armazon y colector de aceite hechos de aleación de aluminio liviano

Alineadores de cilindro remplazables

Pistones Vanasil® sin aros bomba de aceite Gerotor

Peso: (aproximado) lbs kg

SB-210 50 1870 850

Tanque de combustible de , 50 galones (186 litros) 35 16

Dimensiones: SB-210 Altura Ancho Profundidad

Condensador 84.65 in 2150 mm 76.11 in 1933 mm 23.26 in 590 mm

Evaporador 45.50 in 1156 mm 65.62 in 1667 mm 8.0 in 203 mm



Diagrama de tubería e instrumentación para trasporte refrigerado



5. COSTOS

No. Elemento Modelo Distribuidor Accesorios y Características Precio unitario

Cantidad Precio- Dólares

1 Thermo king SB-310 50 Thermo king -Refrigerante R-404A

-Microprocesador controlado, gran capacidad, montaje, Unidad de control de temperatura

21,000 1 21,000

2 Ingeniería -Instalación y puesta en marcha del equipo de la marca thermoking

-Manual de instalación y operación

1 5250

Total 26,250

Refacciones Accesorios y características Precio Cantidad Precio-

dólares

1 Unidad Condensadora

MBHX0301M6B CS18K6

BOHN -E U. Cond. 3 HP MEDIA TEMP. 208-230/1/60 •Caja de conexiones eléctricas alambrada incluye contacto y componentes de arranque dentro de la

caja para los compresores monofásicos •Calentador de Carter desde 1 1/2HP hasta 5 HP en alta y media temperatura y en todos los modelos de baja temperatura

•Tanque recibidor vertical con válvula de salida •Válvula de pie en líquido y succión •Filtro de succión

•Línea de liquidación con filtro deshidratador y cristal mirilla •Acumulador de succión

•Separador de aceite •Control de alta presión encapsulado de restablecimiento automático

•Control de baja presión de ajuste manual •Todas las unidades con aletado bohn

1 1 5010

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO 2 Evaporadores

ADT ADT312BCS

BOHN -EVAPORADOR DESHIELO POR AIRE 208-230/1/60

•Diseño innovador del serpentín con tubos de rayado interno cuadriculado para mayor eficiencia

•Deshielo por aire aplicaciones de alta y media temperatura •6 aletas por pulgada

•Bajo perfil, compacto, montaje en techo •Atractivo gabinete de aluminio texturizado ligero •Atractivas guardas ventilador con plástico de fácil

limpieza y mejor dirección de flujo de aire •Suministro con espreas para refrigerantes R-22 y

R404A/507 •Válvula pivote en cabezal de succión •Aprobados por UL y NSF

•Provistos de cable eléctrico listo para conectar la válvula solenoide •Recubrimiento anticorrosivo Bohn Gold en el

serpentín

1 1 3720

3 Motor diésel TK486 YANMAR TK inyección directa de diésel Cuatro cilindros, enfriado por líquido Aceite mineral clasificación CD después del

ablande Potencia de 34.0 hp operando a 2,200 rpm intervalos de mantenimiento de 3000 horas

1 1 222,32

Engineering

Refrigeración