Diseño de La Cámara Frigorífica

DISEÑO DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA. DATOS DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA:  Aplicación de la cámara: Refrigeración de Naranjas.  Temperatura en el medio exterior: 90°F (32.22°C).  Temperatura de almacenamiento: 35 °F (1.66 °C).  Humedad relativa: 60%

PARTE I a) Determinar el espesor del aislante para las paredes, techo piso, mostrando su

configuración en vistas de corte.

 Aislamiento: Poliuretano

Espesor: (10cm)

T cámara de enfriamiento: 1 °C de acuerdo a la tabla IV. 2 nos por dato 10 cm

 Espesor de la pared ladrillo : (20cm)

b) Mostrar la distribución del producto dentro de la cámara en dos vistas, una de planta y una de elevación debidamente acotadas c) determinar la carga máxima del producto (en lb) necesaria para dimensionar la cámara.

Nº de cajas= Peso/cala= carga max=

3000 60 Lb 27,22 Kg 180000 Lb 81660 Kg

d) calcular la carga de enfriamiento considerando tiempo de funcionamiento de 18 horas.  DIAGRAMA DE R 134ª

h1

395 KJ/Kg

h2

440 KJ/Kg

h3=h4

265 KJ/Kg

𝐓𝐜𝐨𝐧𝐝 = 𝐓𝟎 + 𝟏𝟎°𝐂

𝐓𝟎 = 𝟑𝟐. 𝟐𝟐°𝐂

Tcond=32.22+10 Tcond=42.22°C 𝐓𝐞𝐯𝐚𝐩 = 𝐓𝐜𝐚𝐦 − 𝟓°𝐂

𝐓𝐜𝐚𝐦 = 𝟏°𝐂 Escogemos de tabla IV-1

𝐓𝐞𝐯𝐚𝐩 = -4°C 𝐐𝟏 = 𝐀 𝐭 ∗ 𝐔 ∗ ∆𝐓

1.-Calculo de la carga en las paredes 𝟏 𝐔

=

𝐞𝐩𝐨𝐥𝐢𝐮𝐭𝐞𝐫𝐚𝐧𝐨 𝐊𝐩

+

De los datos ya obtenidos

𝐞𝐥𝐚𝐝𝐫𝐢𝐥𝐥𝐨 𝐊 𝐥𝟎

𝐞𝐩𝐨𝐥𝐢𝐮𝐭𝐞𝐫𝐚𝐧𝐨 = 𝟏𝟎𝐜𝐦 𝐞𝐥𝐚𝐝𝐫𝐢𝐥𝐥𝐨 = 𝟐𝟎𝐜𝐦

𝟏 𝐔

𝟎.𝟏

𝟎.𝟐

= 𝟎.𝟎𝟏𝟕 + 𝟎.𝟑𝟑𝟔

∆𝐓′ = 𝟑𝟐, 𝟐 − (−𝟐. 𝟐) ∆𝐓′ = 𝟑𝟒. 𝟒 °𝐂 ∆𝐓 = ∆𝐓 ′ + 𝐓𝐢𝐧𝐭𝐞𝐩𝐞𝐫𝐢𝐞 ∆𝐓 = 𝟑𝟒. 𝟒 + 𝟕 ∆𝐓 = 𝟒𝟏. 𝟒 °𝐂

𝐊 𝐥𝟎 = 𝟎. 𝟑𝟑𝟔

U=0.1544 Kcal/m2h°C

∆𝐓´ = 𝐓𝐨 − 𝐓𝐜𝐨𝐧𝐠

Cámara a la intemperie = 7°C

Kp=0.017

entonces

Superficie de las paredes exteriores. 𝐒 = 𝟐[(𝐚 × 𝐛) + (𝐛 × 𝐜) + (𝐚 × 𝐜)] 𝐒 = 𝟐[(𝟏𝟎 × 𝟒𝟎) + (𝟒𝟎 × 𝟓𝟎) + (𝟏𝟎 × 𝟓𝟎)] 𝐒 = 538.84 m2 HALLAMOS LA Q1 𝐐𝟏 = 𝐀 𝐭 ∗ 𝐔 ∗ ∆𝐓 𝐐𝟏 = 𝟓𝟑𝟖. 𝟖𝟒 ∗ 𝟎. 𝟏𝟓𝟒𝟒 ∗ 𝟒𝟏. 𝟒 ∗ 𝟐𝟒 𝐐𝟏 = 𝟖𝟐𝟔𝟔𝟒. 𝟒 𝐊𝐜𝐚𝐥/𝐝𝐢𝐚 2.-cálculo de renovación de aire Q2 𝐐𝟐 = 𝐕𝐫(𝐑𝐞𝐧 𝟐𝟒 𝐡𝐨𝐫𝐚𝐬)(𝐂𝐓)(𝐟)  Vr=566.3m3 (Volumen real de la cámara)  𝐑𝐞𝐧 𝟐𝟒 𝐡𝐨𝐫𝐚𝐬

de tablas 6.5tenemos que interpolar

Ren 24

horas= 2.78  CT

tabla de 6.4 la temperatura de cámara es 1, tenemos que

interpolar

CT=22.18

 f coef. para una estiba prolongada f=1 Para conservación prolongada se multiplica el n° de renovaciones x 0,6 Para conservación normal se multiplica el n° de renovaciones x 1 Para conservación breve se multiplica el n° de renovaciones x 2

𝐐𝟐 = 𝟓𝟔𝟔. 𝟑 ∗ 𝟐. 𝟕𝟖 ∗ 𝟐𝟐. 𝟏𝟖 ∗ 𝟏 𝐐𝟐 = 𝟑𝟒𝟗𝟏𝟖. 𝟑 𝐊𝐜𝐚𝐥/𝐝𝐢𝐚

3.- calculo Q3 Q3= motores, luces, personas, descongelamiento 𝐐𝟑 = (𝐧𝐮𝐦𝐞𝐫𝐨 𝐝𝐞 𝐩𝐞𝐫𝐬𝐨𝐧𝐚𝐬 ) ∗ (𝐐𝐩𝐞𝐫𝐝𝐢𝐝𝐨) 𝐍° 𝐝𝐞 𝐩𝐞𝐫𝐬𝐨𝐧𝐚𝐬 = 𝟔 𝐩𝐞𝐫𝐬𝐨𝐧𝐚𝐬 Tabla 6.6 para temperatura de cámara es 1, entonces

interpolando

Q=230Kcal/hora 𝐐𝟑 = (𝟔)(𝟐𝟑𝟎)(𝟖) 𝐐𝟑 = 𝟏𝟏𝟎𝟒𝟎 𝐊𝐜𝐚𝐥/𝐝𝐢𝐚 4.-calculo Q4 Q4 carga diaria de la cámara 𝐐𝟒 =

𝐌 [𝐂 ∗ ∆𝐓 + 𝐂𝐋 + 𝐂 ∗ ∆𝐓] 𝐭 𝐀

Flujo = 5400 Kg/día= t=18 hr CA calor especifico de congelación tabla IV-1 M= (10%----20%) entonces

CA = 0.9 kcal/kgºC

M= (20/100)*(5400)= 1080 Kg.

∆T=𝐓𝐨 − 𝐓𝐜𝐨𝐧𝐠 ∆T=32.2-(2.2)=34.4 𝐐𝟒 =

𝟏𝟎𝟖𝟎 [𝟎. 𝟗 ∗ 𝟑𝟒. 𝟒] ∗ 𝟐𝟒 𝟏𝟖

𝐐𝟒 = 𝟒𝟒𝟓𝟖𝟐. 𝟒𝐊𝐜𝐚𝐥 / 𝐝𝐢𝐚  Dividiendo con el factor de ritmo se tiene f=0.67 𝐐𝟒 =

𝟒𝟒𝟓𝟖𝟐.𝟒 𝟎.𝟔𝟕

𝐐𝟒 = 𝟔𝟔𝟓𝟒𝟎. 𝟗 𝐊𝐜𝐚𝐥 / 𝐝𝐢𝐚  AHORA HALLAMOS LA CARGA TOTAL QUE SERÁ LA SUMA DE TODAS LAS CARGAS 𝐐𝐓 = 𝐐𝟏 + 𝐐𝟐 + 𝐐𝟑 + 𝐐𝟒 𝐐𝐓 = 𝟖𝟐𝟔𝟔𝟒. 𝟒 + 𝟑𝟒𝟗𝟏𝟖. 𝟑 + 𝟏𝟏𝟎𝟒𝟎 + 66540.9 𝐐𝐓 = 𝟏𝟗𝟓𝟏𝟔𝟑. 𝟔Kcal/dia

e) calcular la capacidad de los componentes del sistema frigorífico, compresor evaporador y condensador. Se tiene carga térmica por día ahorra convertimos la carga térmica por hora 𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 /𝐡𝐨𝐫𝐚 =

𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥∗ ∗ 𝐟𝐬 𝟏𝟔 𝟎 𝟏𝟖 𝐡𝐫𝐬

𝐐𝐓 = 𝟏𝟗𝟓𝟏𝟔𝟑. 𝟔 Kcal/dia Fs= factor de seguridad (10%--15%) Se tomara 18 hr 𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 /𝐡𝐨𝐫𝐚 =

𝟏𝟗𝟓𝟏𝟔𝟑. 𝟔 ∗ 𝟏. 𝟏𝟓 𝟏𝟖

𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟏𝟐𝟒𝟔𝟖. 𝟕𝐊𝐜𝐚𝐥/𝐡𝐫 𝐡𝐨𝐫𝐚  CALCULO DE CARGA PARA EL EVAPORADOR 𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 𝟏𝐊𝐖 = 𝟏𝟐𝟒𝟔𝟖. 𝟕𝐊𝐜𝐚𝐥/𝐡𝐫( ) 𝐊𝐜𝐚𝐥 𝐡𝐨𝐫𝐚 𝟖𝟔𝟎 𝐡𝐫 𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟏𝟒. 𝟓 𝐊𝐖 𝐡𝐨𝐫𝐚  CALCULO DE CARGA PARA EL CONDENSADOR 𝐐𝐜𝐨𝐧𝐝𝐞𝐧𝐬𝐚𝐝𝐨𝐫 = 𝐦̇𝐫 (𝐡𝟐 − 𝐡𝟑 ) Entonces partimos de 𝐐𝐨 = 𝐦̇𝐫 (𝐡𝟏 − 𝐡𝟒 ) 𝐐𝐨 = 𝟏𝟒. 𝟓 𝐊𝐖 h1=395 KJ/Kg

h3=h4=265 KJ/Kg

h2=440 KJ/Kg

Por lo tanto hallamos el flujo másico del refrigerante 𝟏𝟒. 𝟓 𝟑𝟗𝟓 − 𝟐𝟔𝟓 𝐊𝐠 𝐦̇𝐫 = 𝟎. 𝟏𝟏𝟏 = 𝟔𝟎𝟔𝟗 𝐊𝐠/𝐦𝐢𝐧 𝐬𝐞𝐠 𝐦̇𝐫 =

Reemplazamos en nuestra formula 𝐐𝐜𝐨𝐧𝐝𝐞𝐧𝐬𝐚𝐝𝐨𝐫 = 𝟎. 𝟏𝟏𝟏 ∗ (𝟒𝟒𝟎 − 𝟐𝟔𝟓)

𝐐𝐜𝐨𝐧𝐝𝐞𝐧𝐬𝐚𝐝𝐨𝐫 = 𝐦̇𝐫 (𝐡𝟐 − 𝐡𝟑 )

𝐐𝐜𝐨𝐧𝐝𝐞𝐧𝐬𝐚𝐝𝐨𝐫 = 𝟏𝟗. 𝟒𝟐𝟓 𝐊𝐖  HALLAMOS EL TRABAJO EN EL COMPRESOR 𝐖𝐜𝐨𝐦𝐩𝐫𝐞𝐬𝐨𝐫 = 𝐦̇𝐫 (𝐡𝟐 − 𝐡𝟏 ) 𝐖𝐜𝐨𝐦𝐩𝐫𝐞𝐬𝐨𝐫 = 𝟎. 𝟏𝟏𝟏(𝟒𝟒𝟎 − 𝟑𝟗𝟓) 𝐖𝐜𝐨𝐦𝐩𝐫𝐞𝐬𝐨𝐫 = 𝟒. 𝟗𝟗𝟓 𝐊𝐖  EVAPORADOR 𝐐𝐨 = 𝟏𝟒. 𝟓 𝐊𝐰𝐚𝐭𝐭 PARTE II f) seleccionar el evaporador, condensador, compresor, líneas de refrigerantes y accesorios.

Los componentes necesarios requeridos para la instalación de la cámara de frio se muestran a continuación:           

El compresor Condensador Evaporador Válvula de expansión Válvulas solenoides Presos tatos y termostatos Control de temperatura Regulador de presión para el evaporador Filtros secadores Tuberías de cobre y codos Cables de conexione eléctricas DATOS PARA LA SELECCIÓN DE EQUIPOS

temperatura de evaporación

-4°C

temperatura de condensación

44.22°C

Evaporador

14.5 kW

Compresor

4.995 kW

Condensador

19.425 kW

 SELECCIÓN DEL COMPRESOR. W compresor=4.995 KW A esto se debe adicionar un factor de seguridad del 20%. Esto se debe a que el compresor nunca trabaja al 100% de su capacidad.

Capacidad=4.995KW×1,20=5.994KW TEMPERATURA DEL EVAPORADOR:-4°C

   

Se utiliza un compresor de la marca CARRIER, modelo 06 VR 309Y Temperatura de condensación 40°C. Potencia mecánica 2 Hp. Temperatura de evaporación (-5°C).

 SELECCIÓN DEL EVAPORADOR 𝐐𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟏𝟐𝟒𝟔𝟖. 𝟕𝐊𝐜𝐚𝐥/𝐡𝐫 𝐡𝐨𝐫𝐚 Por lo tanto necesitamos un evaporador que tenga una capacidad de 12468.7Kcal/hr, con el fin de absorber todo ese calor de la cámara fría. Humedad relativa: 60% Humedad Relativa % 95-91 90-86 85-81 80-76 75-71 70-66 65-61 60-56

Diseño DT ºF Convección Natural 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 24-26 26-28

Convección Forzada 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24

 DISEÑO DE EVAPORADOR CON DT. FACTOR DT= 22. Seleccionamos el evaporador cúbico AIRCOIL serie “DE” 139 E-S, deshielo eléctrico.

 SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE. Se utiliza el refrigerante R-134a (tetrafluoretano), utilizado para refrigeración comercial, reemplazo ecológico del R-12

 VALVULA DE EXPANSIÓN Las válvulas de expansión termostática regulan la inyección de líquido refrigerante en los evaporadores. La inyección se controla en función del recalentamiento del refrigerante. Por tanto, son especialmente adecuadas para inyección de líquido en evaporadores "secos", en los cuales el recalentamiento a la salida del evaporador es proporcional a la carga de éste.

 VALVULAS SOLENOIDES:

 PRESOS TATOS Y TERMOSTATOS Los presos tatos KP han sido diseñados para proteger sistemas de refrigeración de presiones de descarga excesivas, así como de presiones de aspiración muy bajas, arrancando y parando compresores así como ventiladores de condensadores. Los termostatos KP con carga de adsorción son el adecuado contra congelación en enfriadoras.

 TUBERÍAS DE COBRE Y CODOS

 CABLES DE CONEXIONE ELÉCTRICAS

I.- CALCULAR EL PRESUPUESTO MINIMO PARA LA INSTALACION DE LA CAMARA DE ENFRIAMIENTO

CAMARA FRIGORIFICA COMPONENTES cámara frigorífica refrigerante 134a x 13.5 kg evaporador compresor condensador presos tato de baja presos tato de alta acumulador de aspiración recipiente del liquido filtro de liquido válvula de expansión regulador de presión para el evaporador Filtros secadores Codos cobre tuberías Cables de conexione eléctricas Válvulas solenoides TECNICO

N° DE COSTO COMPONETES COSTO/UNITARIO $ 1 15000.00 15000.00 450.00 1 450.00 1 4000.00 4000.00 1 6000.00 6000.00 1 2000.00 2000.00 300.00 1 300.00 300.00 1 300.00 200.00 1 200.00 1 1500.00 1500.00 1 1800.00 1800.00 550.00 1 550.00 160.00 1 160.00 18.00 1 18.00 60.00 15 4.00 1 1200.00 1200.00 100.00 50m 2.00 15.00 1 150.00 2 3000.00 6000.00 S/. TOTAL 39,575.00