Diseño De Una Cámara Frigorífica Para El Almacenamiento Y La Conservación De Queso

PROYECTO DE TERMODINAMICA.

“DISEÑO DE UNA CÁMARA FRIGORÍFICA PARA EL ALMACENAMIENTO Y LA CONSERVACIÓN DE QUESO”.

INTRODUCCION

La necesidad de realizar este proyecto es debido a la gran cantidad de producción que existe en nuestro medio y que necesitan ser refrigerados para ser manipulados de un lugar a otro, ya sea para su traslado local o nacional, tratamos de facilitar los cálculos del diseño de la cámara frigorífica para que con esto tratar de eliminar tiempos y costos que resultan muy valiosos a la hora del diseño.

Una vez elegido el material aislante más conveniente para nuestro caso, se iniciaran los trabajos preparatorios para su instalación.

OBJETIVO GENERAL:

• Realizar el diseño de una cámara frigorífica para el almacenamiento y la conservación de quesos utilizando guías y manuales de refrigeración.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Calcular la cantidad de carga de refrigeración necesaria para la cámara frigorífica, tomando en cuenta todos los aspectos necesarios.

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

• Utilizar datos que correspondan al medio donde se implementará la cámara fría para poder aplicar este diseño en caso de ser necesario.

• La conservación de los quesos es evitar que sean atacados por microorganismos que originan la descomposición, y así poder almacenarlo por más tiempo.

MARCO TEÓRICO:

CÁMARA FRIGORÍFICA.

Un frigorífico o cámara frigorífica es una instalación industrial estatal o privada en la cual se almacenan carnes, vegetales o lácteos para su posterior comercialización.

GENERALMENTE SE DIVIDE EN DOS ETAPAS

Primera etapa: se establece o se define el diseño de la cámara para enfriar una cantidad determinada de queso.

Diseño: se define los espacios, la distribución de espacio de cualquier sitio y la distribución de equipos.

Se debe establecer cómo será la cámara (geometría), determinar la posición de los equipos, se determina la posición de puertas (entrada y salida), determinar dimensiones de la cámara (físicas) y espacio físico para apilar y como se va a pilar, se determina espacio de los pasillos, pre-cámara o cortinas de aire, iluminación.

Segunda etapa: luego se procede a definir composición y espesores de paredes de la cámara, cielo y piso, luego se calcula carga térmica de enfriamiento y finalmente se selecciona vía catalogo los equipos (evaporador, compresor, condensador y válvula de expansión).

DISEÑO DE LA CAMARA

SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS, ACCESORIOS Y COMPONENTES DE LA CAMARA.

1. Calculo del aislante para las paredes.

Para calculas es el espesor en las paredes de la cámara asumiremos que la temperatura de almacenamiento es constante par todo los cálculos, como sabemos la temperatura exterior es variable no podemos utilizar cualquier temperatura por lo cual nos vamos a regir en ciertos parámetros del medio donde se vaya a construir la cámara, y esto consiste en la temperatura máxima y mínima del lugar como veremos a continuación en la ecuación.

Text = 22Tmax + 2.7Tmin

Donde

Text = temperatura del medio exterior, ya que la misma debe estar preparada para funcionar es estas consideraciones extremas.

Tmax = temperatura máxima del lugar de trabajo.

Tmin = temperatura mínima del lugar de trabajo.

Esta temperatura exterior va estar afectada por unos cuantos grados de temperatura debido a la ubicación del sol como veremos en la tabla.se admite que en las proximidades del techo y paredes expuestas al sol, la temperatura exterior promedio se debe aumentar de la siguiente manera:

Tabla 1

TEMPERATURA ADICIONAL DE ACUERDO A LA

UBICACIÓN DE LA CÁMARA

La temperatura adicional es igual que la suma entre la temperatura exterior y el incremento admitido en las proximidades.

Para calcular el espesor de cada pared nos regimos en la siguiente ecuación:

U = 1 . Ec.1.1

1. + ∑ en + 1

H¡ λ he

Donde:

 U= Coeficiente de transferencia de calor

 h i = coeficiente de convección interior

 h e= espesor de los diferentes materiales utilizados en la pared

 λ = coeficiente de trasmisión de calor de los diferentes materiales.

Tabla 2

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Para entrar a esta tabla necesitamos conocer en valor de ΔT el cual lo determinaremos de la siguiente manera:

Donde:

ΔT = Tmed - Tint Ec.1.2

 Tmed = temperatura a la que se le agrega los grados de acuerdo a la ubicación de la cámara.

 Tint =temperatura interior de la cámara o de almacenamiento

Los valores de h (coeficiente de convección) están dados de acuerdo a la disposición de la cámara.

h i = 10 Kcal . Pared en contacto de una cámara ligeramente.

h* m2 * °C

h e = 20 Kcal . Pared en contacto con el aire exterior.

h* m2 * °C

Vamos a trabajar con el Poliestireno Expandido el cual tiene una conductividad:

λ = 0.030 Kcal .

h* m2 * °C

nota: todas las paredes a excepción del piso utilizan dos planchas de acero y dos barreras antivapor.

Tabla 3

ESPESORES Y CONDUCTIVIDAD DE LOS MATERIALES.

CALCULO DE AISLANTE PARA EL PISO.

Para el piso no calcularemos el espesor debido a que esto está dado por norma en el caso del suelo: sobre el terreno compactado se extiende una capa de hormigón, con un espesor de 5 a 10 cm, permitir nivelar el suelo y luego aplicamos la barrera antivapor antes de ser aislado.

Una vez aislado, se extenderá una capa de hormigón (H -175 o de mayor resistencia, generalmente), de unos 12 – 15 de espesor, adicionándole previamente una mescla de Cuarzo y Cemento con objetos de constituir un pavimento antideslizante de gran resistencia o la rodadura de las carretillas elevadoras y a los golpes; esta mescla puede ir provista de un pigmento que le dará el color deseado, o bien puede acabarse con una pintura adecuada, una pintura con resinas epóxica.

Sobre el suelo se suele levantar un muro de hormigón de unos 30-35 cm de altura y de unos 8-15 cm de espesor, que protegerían las paredes de golpes accidentales, facilitando al mismo tiempo la circulación del aire.

CALCULO DE AISLANTE PARA EL TECHO.

Para calcular esto entraremos con ΔT utilizando la Tmed con la temperatura interior.

ΔT = 37 – 10 = 27 °C

El valor de la conductividad lo sacamos de la tabla 2 interpolando.

U = 0.28 Kcal .

m2.h. °C

0.28 = 1 .

1 + 0.001 + en + 0.001 + 0.001 + 1

10 + 39 + 0.030 + 39 + 0.206 + 20

en = 0.1023 m

CALCULO DE AISLANTE PARA PARED NORTE.

Se realiza de igual manera verificando el grado de incremento de temperatura, para este caso 10°C

ΔT = 27 – 10 = 17 °C

El valor de la conductividad lo sacamos de la tabla 2 interpolando.

U = 0.305 Kcal .

m2.h. °C

0.305 = 1 .

1 + 0.001 + en + 0.001 + 0.001 + 1

10 + 39 + 0.030 + 39 + 0.206 + 20

en = 0.09357 m

CALCULO DE AISLANTE PARA LA PARED OESTE

Para la pared Oeste recurrimos a la tabla 1 para ver los grados que se le agregan por las condiciones ya especificadas en el medio, vemos que la T es 10°C

ΔT = 27 – 10 = 17 °C

El valor de la conductividad lo sacamos de la tabla 2 interpolando.

U = 0.305 Kcal .

m2.h. °C

0.305 = 1 .

1 + 0.001 + en + 0.001 + 0.001 + 1

10 + 39 + 0.030 + 39 + 0.206 + 20

en = 0.09357 m

CALCULO DE AISLANTE PARA LA PARED ESTE Y SUR.

Vamos a calcular el espesor para ambas paredes de la misma manera debido a que ambas se le agregan el mismo incremento en °C.

ΔT = 25 – 10 = 15 °C

El valor de la conductividad lo sacamos de la tabla 2 interpolando.

U = 0.33 Kcal .

m2.h. °C

0.33 = 1 .

1 + 0.001 + en + 0.001 + 0.001 + 1

10 + 39 + 0.030 + 39 + 0.206 + 20

en = 0.08611 m

AISLANTE PARA LA PUERTA.

Se asume una T° igual que la temperatura ambiente pero incrementándose 10°C, en este caso está ubicada en el lado Norte.

ΔT = 27 – 10 = 17 °C

El valor de la conductividad lo sacamos de la tabla 2

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