Diseño de camaras frigorificas 1.- Camara de recepcion
La camara de refrigeracion para almacenamiento de pescado fresco tiene las siguientes dimensiones: 9.6 m x 7.8 m x 3.5 m. Fue diseñado para operar a una temperatura de aire de -1.5 °C . Las paredes y techo tienen 100 mm de espuma de polietileno como aislante ( K = 0.028 W/m °C ) mienras que sòlo se dispone de 50 mm del mismo aislante en el piso bajo 75 mm de concreto ( K = 0.9 W/m °C ). La temperatura debajo del piso es 8 °C, y la temperatura del aire exterior bajo condiciones de verano es 30 °C. La humedad relativa de diseño de la camara es 95 %. La camara almacena 10 Tn de pescado fresco, contenidas en 384 jabas las cuales se contienen en 32 palets.La unica puerta tiene 1.5 x 2.5 m. No se dispone de cortina de aire pero si de cortinas tipo cinta. La puerta permanece abierta 12 % del tiempo compredido entre las 07:00 A.M. hasta las 06:00 PM, y se cierra desde las 06:00 PM hasta las 07:00AM. Durante las horas de trabajo en el dia el numero de operarios en la camara es 2 y se tiene 1000 watts de luces encendidas. Un montacargas electrico aporta 5KW de calor en la camara para el 30% de las horas de trabajo en el dia. Las unidades de enfriamiento de la camara ( evaporador ) son dos y cada uno tiene tres ventiladores. Estos proporcionan una velocidad al aire de 3.4 m/s, y tienen una cobertura de hasta 15 m de longitud como maximo desde la “cara” de los ventiladores. Se estima una caida de presion en los ventiladores de 1.4 pulg de agua. La descongelacion del evaporador requiere de 1 hora cada dos dias. Se estima la carga de calor media para 24 horas: Composicion del pescado:
Tabla1: ASHRAE Refrigeration Handbook Capitulo 43.
Composicion de la Lorna: Contenido de Humedad Contenido de proteina Composicio Contenido de grasa n Lorna Contenido de ceniza Contenido de carbohidrato Contenido de fibra
% % % % % %
0.763 0.185 0.019 0.033 0 0
Tabla2: ASHRAE Refrigeration Handbook Capitulo 43.
Composicion del Pejerrey
Composicion pejerrey
Contenido de Humedad Contenido de proteina Contenido de grasa Contenido de ceniza Contenido de carbohidrato Contenido de fibra
% % % %
0.803 0.183 0.013 0.013
% %
0 0
Tabla3: ASHRAE Refrigeration Handbook Capitulo 43.
P a s o 1 : C ar ar g a d e l p r o d u c t o ( Qp Qp )
Dado que la lorna lorna y el pejerrey entran a la camara a una temperatura de 0 °C y la temperatura de la camara es de -1.5 °C la carga del producto se calcula de la sigiente manera: Cabe resaltar que el pescado no tiene un calor de respiracion como lo tienen las frutas y los vegetales que una ves recolectados, continuan emitiendo calor.
Según ASHRAE, el CP= 3.01 KJ/kg °C tanto para la lorna como el pejerrey el CP es muy similar por lo tanto no vale la pena diferenciar un CP para cada pescado.
m=10000kg/dia
Ti= 0 °C Tf= -1.5 °C t= tiempo en horas, asignado al enfriamiento de los productos desde la temperatura inidial hasta la temperatura de camara de 16 horas.
P a s o 2 : T r an s m i s i o n d e c a l o r p o r l a s p a r e d e s , t e c h o y p i s o ( Q t )
Es el calor que se pierde a travez de las paredes el techo y el piso de la camara de refrigercion
El coeficiente global de transmision ( K ) se obtiene :
∑
Sin embargo, necesitamos los coeficientes convectivos tanto del interior como del exterior de la cámara. Estado de la superficie Pulida Rugosa
a 4.83 5.32
v < 5 m/s b 3.3 3.7
n 1 1
a 0 0
Entonces:
v > 5 m/s b 6.17 6.54
n 0.78 0.78
Espesor de galvanizado (mm) Espesor de poliuretano (mm) Conductividad del galvanizado (W/m.K) Conductividad del poliuretano (W/m.K)
0.35 79.1 14.16 0.023
Luego:
Cálculo de S:
Siendo:
Finalmente:
P a s o 3 : Ca r g a p o r c a m b i o s d e ai r e
Se calcula la entalpia del aire exterior e interior.
Entalpia del aire exterior:
Entalpia del aire interior:
Volumen de la camara ( m3 ):
Volumen especifico del aire a 0°C (m3/kg): m3/kg
Cambios de aire por hora (h -1): h-1
Temperatura interior del aire ( °C ): °C
Humedad relativa interior (%): %
Humedad específica interior (kg agua/kg de aire seco):
Temperatura exterior aire (°C):
Humedad específica exterior (kg agua/kg de aire seco):
Calor vaporización del agua (kJ/kg): kJ/kg
Flujo másico de aire (kg/s):
Finalmente
Paso 4: Carga interna
Comprende la energia electrica disipada como calor dentro del espacio refrigerado proveniente de la iluminacion,motores electricos,calefactores en evaporadores y puertas y otros equipos. Equipo de elevacion y almacenaje empleado y personal que labora dentro del espacio refrigerado. Esta carga solo tendra en cuenta la iluminacion, y el montacargas, cuando se seleccionen los equipos, se aumentaran las cargas de los equipos de refrigeracion.
P a s o 5 : Ca r g a p o r p e r s o n a l
Siendo T = temperatura del espacio refrigerado = -1.5° y n= cantidad de personas
P a s o 6 : Re s u m e n d e c a r g a s
Componentes de la carga terminca Carga del producto Carga por transmision Carga por cambios de aire Carga interna Carga de personas Carga termica total Factor de seguridad Carga termica total Carga termica total
Capacidad frigorifica ( kW) 0.89 2.38 1.27 3.34 0.558 8.45 1.2 10.14 kW 34.599 MBH
Selección de componentes esenciales. Selección de unidad condensadora: Para la conservacion del pescado , se opto por utilizar una unidad condensadora por cada camara de almacenamiento, En este sistema el compresor y los sitemas de control vienen incorporados en la univdad. Esta opcion permite tener el control por separado de cada camara. Para seleccionar los equipos se necesita conocer la temperatura de evaporacion y el tipo de refrigerante. Con estos datos se seleccionan los equipos. De acuerdo a los catalogos encontrados en nuestro mercado, se construye la sigiente tabla de variacion de capacidad respecto a la variacion de temperatura de condensacion en los compresores.Para el evaporador se selecciona usando la capacidad de refrigeracion y la temperatura de evaporacion
Unidad Condensadora: Condensador Krack T ambiente = 95 °F
Modelo Condensador DLD0100H2 Condensador DLD0101H2 Condensador DLI0100H2 Condensador DLI0101H2
Temp Evaporacion (°F ) Capacidad (MBH)
20°F 38.5 40 38.8 41
25°F 43.2 44.9 43 45.6
30°F 48.1 50.1 47.5 50.6
Selecion de los evaporadores: En la selección de los evaporadores, en este caso de conveccion forzada, es necesario conocer la capacidad frigorifica de refrigeracion, la temperatura de evaporacion y el tipo de refrigerante
Evaporador: Evaporador Trenton T evaporacion = 25 °F Cant. Temp Evaporacion Modelo Evapo (°F ) 25 °F 2 Evaporador 320M 39.99 Evaporador 423M Evaporador 426M
2 2
Capacidad (MBH)
45.99 51.93
15°F 39.6
10°F 39.19
45.51 51.48
45.1 50.94
Se escogen los equipos: Evaporador: Trenton 320M Cantidad de evaporadores: 2 Unidad condensadora: Condensador DLD0100H2 Capacidad del sistema: 30.5 MBH = 10.14 KW Temperatura de evaporacion= -6.4 °C
2.- Camara de pescado fresco
La camara de pescado fresco tiene las siguientes dimensiones: 9.6 m x 9.9 m x 3.5 m. Fue diseñado para operar a una temperatura de aire de -1.5 °C . Las paredes y techo tienen 120 mm de espuma de polietileno como aislante ( K = 0.028 W/m °C ) mienras que sòlo se dispone de 50 mm del mismo aislante en el piso bajo 75 mm de concreto ( K = 0.9 W/m °C ). La temperatura debajo del piso es 8 °C, y la temperatura del aire exterior bajo condiciones de verano es 30 °C. Sin embargo, el techo y 2 paredes estan expuestas directamente a la luz solar durante el dia. La humedad relativa de diseño de la camara es 95 %. La camara almacena 13 Tn de pescado fresco, contenidas en 576 jabas las cuales se contienen en 48 palets.La unica puerta tiene 2.4 x 2.4 m. No se dispone de cortina de aire pero si de cortinas tipo cinta de aire. La puerta permanece abierta 12 % del tiempo compredido entre las 07:00 A.M. hasta las 06:00 PM, y se cierra desde las 06:00 PM hasta las 07:00AM. Durante las horas de trabajo en el dia el numero de operarios en la camara es 2 y se tiene 1000 watts de luces encendidas. Un montacargas electrico aporta 5KW de calor en la camra para el 30% de las horas de tr abajo en el dia. Las unidades de enfriamiento de la camara ( evaporador ) son dos y cada uno tiene tres ventiladores. Estos proporcionan una velocidad al aire de 3.4 m/s, y tienen una cobertura de hasta 15 m de longitud como maximo desde la “cara” de los ventiladores. Se estima una caida de presion en los ventiladores de 1.4 pulg de agua. La descongelacion del evaporador requiere de 1 hora cada dos dias. P a s o 1 : C ar g a d e l p r o d u c t o ( Qp )
Dado que la lorna y el pejerrey entran a la camara a una temperatura de 0 °C y la temperatura de la camara es de -1.5 °C la carga del producto se calcula de la sigiente manera: Cabe resaltar que el pescado no tiene un calor de respiracion como lo tienen las frutas y los vegetales que una ves recolectados, continuan emitiendo calor.
Según ASHRAE, el CP= 3.01 KJ/kg °C tanto para la lorna como el pejerrey el CP es muy similar por lo tanto no vale la pena diferenciar un CP para cada pescado.
m=13000kg/dia
Ti= 0 °C Tf= -1.5 °C t= tiempo en horas, asignado al enfriamiento de los productos desde la temperatura inidial hasta la temperatura de camara de 0.5 horas. P a s o 2 : T r an s m i s i o n d e c a l o r p o r l a s p a r e d e s , t e c h o y p i s o ( Q t )
Es el calor que se pierde a travez de las paredes el techo y el piso de la camara de refrigercion
El coeficiente global de transmision ( K ) se obti ene :
∑
Sin embargo, necesitamos los coeficientes convectivos tanto del interior como del exterior de la cámara. Estado de la superficie Pulida Rugosa
a 4.83 5.32
v < 5 m/s b 3.3 3.7
n 1 1
a 0 0
Entonces:
Espesor de galvanizado (mm) Espesor de poliuretano (mm)
0.35 79.1
v > 5 m/s b 6.17 6.54
n 0.78 0.78
Conductividad (W/m.K) Conductividad (W/m.K)
del
galvanizado 14.16
del
poliuretano 0.023
Luego:
Cálculo de S:
Siendo:
Finalmente:
P a s o 3 : Ca r g a p o r c a m b i o s d e ai r e
Se calcula la entalpia del aire exterior e interior. Entalpia del aire exterior:
Entalpia del aire interior:
Volumen de la camara ( m3 ):
Volumen especifico del aire a 0°C (m3/kg): m3/kg
Cambios de aire por hora (h -1): h-1
Temperatura interior del aire ( °C ): °C
Humedad relativa interior (%): %
Humedad específica interior (kg agua/kg de aire seco):
Temperatura exterior aire (°C):
Humedad específica exterior (kg agua/kg de aire seco):
Calor vaporización del agua (kJ/kg): kJ/kg
Flujo másico de aire (kg/s):
Finalmente
Paso 4: Carga interna
Comprende la energia electrica disipada como calor dentro del espacio refrigerado proveniente de la iluminacion,motores electricos,calefactores en evaporadores y puertas y otros equipos. Equipo de elevacion y almacenaje empleado y personal que labora dentro del espacio refrigerado. Esta carga solo tendra en cuenta la iluminacion, y el montacargas, cuando se seleccionen los equipos, se aumentaran las cargas de los equipos de refrigeracion.
P a s o 5 : Ca r g a p o r p e r s o n a l
Siendo T = temperatura del espacio refrigerado = -1.5° y n= cantidad de personas
P a s o 6 : Re s u m e n d e c a r g a s
Componentes de la carga terminca Carga del producto Carga por transmision Carga por cambios de aire Carga interna Carga de personas Carga termica total Factor de seguridad Carga termica total Carga termica total
Capacidad frigorifica ( kW)
0.558 39.61 1.2 45 kW 153 MBH
Selección de componentes esenciales. Selección de unidad condensadora: Para la conservacion del pescado , se opto por utilizar una unidad condensadora por cada camara de almacenamiento, En este sistema el compresor y los sitemas de control vienen incorporados en la univdad. Esta opcion permite tener el control por separado de cada camara. Para seleccionar los equipos se necesita conocer la temperatura de evaporacion y el tipo de refrigerante. Con estos datos se seleccionan los equipos. De acuerdo a los catalogos encontrados en nuestro mercado, se construye la sigiente tabla de variacion de capacidad respecto a la variacion de temperatura de condensacion en los compresores.Para el evaporador se selecciona usando la capacidad de refrigeracion y la temperatura de evaporacion
Unidad Condensadora:
Modelo Condensador SLI0150H2 Condensador SLI0151H2 Condensador SLI0200H2
Condensador Krack T ambiente = 95 F Temp Condensador Capacidad MBH
20 133.2 136.9 147.9
25 147.9 152.4 164.1
30 163.1 169.3 181.8
Selecion de los evaporadores: En la selección de los evaporadores, en este caso de conveccion forzada, es necesario conocer la capacidad frigorifica de refrigeracion, la temperatura de evaporacion y el tipo de refrigerante
Evaporador:
Modelo Evaporador 480M Evaporador 488M
Evaporador Trenton T evaporacion = 25 F Cant. Evapo Temp Evaporacion ( F ) 2 2
Capacidad (MBH)
25
15
159.688 176.066
158.4 174.244
Se escogen los equipos: Evaporador: Trenton 480M Cantidad de evaporadores: 2 Unidad condensadora: Krank Condensador SLI0150H2 Capacidad del sistema: 157 MBH = 46 KW Temperatura de evaporacion= -5 °C
Filete congelado:
Se escogen los equipos: Evaporador: Trenton 422L Cantidad de evaporadores: 2 Unidad condensadora: Condensador SLD0150L4
Capacidad del sistema: 54 MBH = 15 KW Temperatura de evaporacion= -30 °C
Camara de subproductos
Se escogen los equipos: Evaporador: Trenton 320M Cantidad de evaporadores: 2 Unidad condensadora: Condensador DLD0100H2 Capacidad del sistema: 30.5 MBH = 10.14 KW Temperatura de evaporacion= -6.4 °C
Selección de la valvula de expansion: La valvula de expansion se selecciona tomando en cuenta la diferencia de presiones o caida de presion a traves de la valvula, la capacidad de refrigeracion y el tipo de refrigerante. Se selecciona una valvula con una capacidad igual o ligeramente superior a la capacidad de refrigeracion. Como el refrigerante usado es R-22 la valvula seleccionada sera SVE-10. Elementos de operación, mantenimiento, control y seguridad: Elementos de operación mantenimiento: a.- Separador de aceite b.- Filtro secador en tuberia de succion y tuberia de liquido c.- Acumulador de succion d.- Visor indicador de humedad e.- Valvula check f.- Valvula de paso Elementos de control de operación: a.- Valvula solenoide b.- Regulador de presion c.- Control de temperatura Elementos de seguridad y operación: a.- Control de baja presion b.- Control dual de presion c.- Valvula de seguridad d.- Control diferencial de presion de aceite.
Elementos de operación mantenimiento: a.- Separador de aceite Para seleccionar el separador de aceite se necesita la capacidad de enfriamiento del sistema, el tipo de refrigerante y las temperaturas de evaporacion y condensacion. b.- Filtro secador Para seleccionar el filtro secador se necesita la capacidad de refrigeracion y el tipo de refrigerante. c.- Acumulador de succion Para seleccionarlo se requiere la capacidad de refrigeracion, el tipo de refrigerante y la temperatura de succion.
d.- Visor de humedad Se toma en cuenta el refrigerante, conexiones de entrada y salida y el valor maximo de humedad en el refrigerante. e.- Valvula check Para seleccionarlo se requiere el tipo de refrigerante. f.- Valvula de paso Se requiere el diametro de la tuberia en donde se instalara.
Elementos de control de operacion: a.- Valula solenoide Para la seleccopn se necesita la capacidad frigorifica y el tipo de refrigerante. b.- Regulador de presion Se necesita el tipo de refrigerante, temperatura de evaporacion y capacidad frigorifica. c.- Control de temperatura El control de temperatura considera el rango de temperatura en el cual trabaja.
Elementos de seguridad de operacion: a.- Control dual de presion Se necesita conocer el tipo de refrigerante b. Valvula de seguridad Se necesita conocer el tipo de refrigerante y la capacidad frigorifica.
Sujecion de Camara frigorifica.
Sujecion del techo de las tuberias.
Perdidas en tuberias
Tramo de succion en las camaras de almacenamiento Accesorios necesarios
Tramo de liquido en camaras de almacenamiento
En la tuberia de liquido la caida de presion no debe ser tan grande que genere la vaporizacion parcial del liquido, ya que ocasionaria perdida de eficienca del sistema. Esto se logra si la caida de presion equivalente se encuetnre entre 0.5 y 1 grado celcius respesto a la temperatura de saturacion. En la tuberia de descarga es importante reducir las perdidas de presion ya que cuanto mayores seam , supondran mayor esfuerzo y potencia del compresor, por tanto, reducen su potencia especifica frigorifica. La tuberia no debe exceder 1 grado celsius de caida de presion. En la tuberia de aspiracion cualquier caida de presion se traducira en perdida de potencia frigorifica ya que obligara al compresor a traajar desde una presion de aspiracion mas baja para obtener la temperatura de evaporacion. Valores de 1 grado celsius son frecuentes respecto a la temperatura de saturacion.
