Crear una máquina de refrigeración

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   INSTITUTO TECNOLOGICO[pic 5][pic 6]

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Orizaba, Ver. Abril del 2019

Índice

Introducción

México es un país de riqueza agrícola, con clima variado debido a la situación geográfica del país. De todos los productos alimenticios que se desarrollan en sistemas de refrigeración y sus instalaciones vienen presentando nuevas alternativas de tecnología que tienen como objetivo mejorar la operatividad de los espacios y por ende la eficiencia del sistema para que los resultados sean mucho más satisfactorios para el cliente

 Para conservar los alimentos en condiciones óptimas para el consumo humano, se requiere de máquinas de conservación tales como refrigeradores los cuales están al alcance de cualquier persona que lo requiera, en este proyecto pretendemos crear una nevera la cual beneficiara a  personas con la conservación de sus bebidas almacenadas sin importar las condiciones climáticas, el tipo de envase o la cantidad de mililitros que se encuentren almacenados, sin embargo se debe considerar dos factores para lograr el objetivo planteado, el primero hace relación al tiempo de almacenamiento, verificando que las bebidas no se congelen por largo tiempo conservado, y el segundo se refiere a la temperatura adecuada, ya que las bebidas se mantendrán en la temperatura exacta para así no sobre pasar temperaturas altas o bajas.

1. Planteamiento del problema

Hoy en día la refrigeración de algunas bebidas llega a ser muy lenta y necesita ser constante, esto por los métodos actuales de refrigeración que están diseñados para trabajar de manera continua y gradual, sin embargo esto requiere un consumo constante de energía para poder cumplir con su objetivo causando así un alto consumo de energía eléctrica que afecta en la economía del usuario, por ello se considera que productos como son las bebidas envasadas pueden no necesariamente estar continuamente refrigeradas sino hasta su momento de consumo y por ende una nevera que disminuya la temperatura de estas bebidas sería una solución viable y eficaz.

1. Objetivo general

Crear una máquina de refrigeración, la cual pueda ser modificada a temperaturas bajas para mejorar la conservación de enfriamiento de bebidas, sin ser afectado el tipo de envasado y cantidad de ml.

1. Objetivos específicos

1. Investigar nuevas alternativas en el sistema de refrigeración de bebidas envasadas y sus capacidades de aplicación.
2. Diseñar un sistema de enfriamiento con nuevos materiales (placa pelltier) que nos permita mejorar el método actual
3. Realizar pruebas del funcionamiento y los ajustes necesarios al prototipo.

1. Justificación

Este proyecto ofrece un beneficio al usuario, aplicando conocimientos teóricos sobre termodinámica, diseño, prototipos y refrigeración, lo que se busca es diseñar un prototipo de nevera la cual enfríe bebidas a una temperatura considerablemente baja durante un tiempo determinado, y así, de acuerdo a la teoría ya establecida, mantenga esa misma temperatura durante un tiempo notablemente extenso.

Lo que se desea lograr con esta idea es mejorar el consumo y sobre todo la eficiencia de la energía obteniendo el mismo resultado, que es enfriar el producto en menos tiempo y manteniendo la temperatura deseada por lapso más largo, lo que genera a su vez un ahorro económico por el costo de la energía que esta aumentando constantemente.

La idea de hacer este proyecto se originó al observar la cantidad de energía que requiere un refrigerador al generar el proceso de enfriamiento ya que en cierto tiempo cuando la temperatura vuelve a subir vuelve a generar el mismo proceso, lo que conlleva más consumo de energía, esto nos llevó a darnos cuenta sobre otra desventaja de este dispositivo, que es el tamaño. Otro punto en que nos basamos fue que la nevera mantiene la temperatura del producto pero esta no genera el proceso de enfriamiento, por estas razones, nuestro proyecto pretende aprovechar las características y las ventajas de estos dispositivos ocasionando un ahorro tanto económico como energético.

1. Alcances y límites.

Alcances.

• Enfriamiento de bebidas envasadas a 900 ml
• Disminución en los tiempos de espera del enfriado de la bebida.
• Ahorros en el costo de la energía eléctrica.
• Optimización del espacio gracias a su tamaño reducido.

Limites

• Baja capacidad de envase por carga

• Tamaño específico de envase
• Especificaciones eléctricas especiales para su funcionamiento
• Componentes frágiles

1. Marco teórico

La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Los fluidos utilizados para llevar la energía calorífica de un espacio a otro, son llamados refrigerantes.

Los métodos más antiguos para enfriar son la evaporación, aprovechando el calor de cambio de fase (calor latente) de un fluido, y esto mediante dos sistemas distintos: evaporando un fluido (normalmente agua) y disipando el vapor en el ambiente exterior y mediante la evaporación de un fluido en un circuito cerrado y posterior condensación, por medio de una energía externa, para repetir el ciclo (sistemas de refrigeración de espacios).

Otros métodos: como mediante una sustancia fría, antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo; mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura.

Refrigeración Termoeléctrica

La refrigeración termoeléctrica utiliza el efecto Peltier para crear un flujo térmico a través de la unión de dos materiales diferentes, como metales o semiconductores tipo P y N. Un refrigerador o calentador Peltier o una bomba de calor termoeléctrica es una bomba de calor activa en estado sólido que transfiere calor de un lado del dispositivo a otro oponiéndose al gradiente de temperatura, consumiendo para ello energía eléctrica. Un instrumento de este tipo también es conocido como dispositivo Peltier, diodo Peltier, bomba de calor Peltier, refrigerador de estado sólido o refrigerador termoeléctrico. Ya que el calentamiento se puede conseguir de manera más fácil y económica por otros muchos métodos, los dispositivos Peltier se usan principalmente para refrigeración. En cualquier caso, cuando se debe usar un único dispositivo tanto para enfriar como para calentar, puede ser aconsejable el uso de un dispositivo Peltier. Simplemente conectándolo con una fuente de tensión continua causa el enfriamiento de una de las partes, mientras que la otra se calienta. La efectividad de la bomba para mover el calor lejos del lado frío es totalmente dependiente de la cantidad de corriente proporcionada y de cómo se extraiga el calor de la otra parte, para lo que se pueden usar disipadores.

Los dispositivos Peltier pueden usarse como generador eléctrico si se logra mantener una diferencia de temperatura entre ambos lados.

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Figura 1: Esquema del efecto Peltier. Las patas termoeléctricas están térmicamente en paralelo y eléctricamente en serie.

Modos de Transmisión de Calor

Antes de afrontar el diseño del proyecto en sí, es importante conocer cómo funcionan mínimamente las leyes de la termodinámica y concretamente los modos de transferencia de temperatura que existen. El más importante y que nos va a determinar gran parte de los cálculos que se tienen que hacer es el fenómeno de la conducción. Este es el fenómeno por el cual la temperatura de dos ambientes contiguos tiende a igualarse en un tiempo que depende de la resistencia térmica que exista entre ellos[pic 11]

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