FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA DE AGROINDUSTRIAS
TEMA:
CURSO:
TECNOLOGIA DEL FRIO
DOCENTE:
ESTUDIANTE:
ING. YURI IVÁN MENDOZA GARAY
JIMÉNEZ SILVERA, MILAGROS DE FÁTIMA.
SAAVEDRA ALAMA, CÉSAR ALONSO
PROYECTO DE CONSTRUCCION DE CAMARA FRIGORIFICA PARA CARNES
2013
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DEDICATORIA
Este Proyecto de Investigación va
dedicado a nuestros que siempre
nos apoyan y llenan nuestro espíritu
de amor y hacen más fácil nuestro
caminar…
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INDICE
PORTADA…………………………………………………………………….. … 01DEDICATORIA…………………………………………………………………… 02ÍNDICE………………………………………………………………..................... 03INTRODUCCION…… …………………………………………………………… 04
CAPITULO I1. GENERALIDADES………………………......………………………………. 06
1.1. Antecedentes…………………………………………………………….. 061.2 Definición del problema………………………………………………….. 061.3 Objet ivos……………………………………………………... . . . . 07
1.3.1 Objetivo general…………………………………………... ……… 071.3.2 Objetivo especifico……………………………………………….. 07
1.4 Alcance……………………………………………………………………. 08
CAPITULO II2. PRINCIPIOS BÁSICOS DE REFRIGERACIÓN ......................................... 09
2.1. Generalidades…………………………………………………………….. 09 2.1.1 Historia de la refrigeración ………………………………………... 102.1.2 Conceptos básicos……………………………………………….. 112.1.3 Ciclos de refrigeración……………………………………….. …….. 19
CAPITULO III3. DISEÑO TÉRMICO Y MECÁNICO………………………………………….. 21
3.1 Criterios generales……………………………………………………… 223.1.1. Tipo de producto………………………………………………….. 223.1.2 Descripción y características del producto……………….…….. 233.1.3 Definición de cámaras frigoríficas………………………………. 253.1.4 Condiciones de diseño…………………………………………… 31
3.1.4.1 Condiciones climatológicas del lugar…………………… .31
CAPÍTULO IV4. ANALISIS ENERGETICO…..………………………………………………. 32
4.1. Análisis del problema…………………………………………………. 324.2. Condiciones climatológicas del diseño…………………………….. 32
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4.3 Especificaciones del producto (Carne)…………………………….. 334.4 Condiciones de almacenamiento y conservación………………… 334.5 Condiciones de empaque…………………………………………… 334.6 Volumen de almacenamiento…………………………………… 344.7 Dimensiones del espacio por refrigerar………………………… 344.8 Materiales de construcción………………………………………. 34
CAPÍTULO V5. CALCULO DE LA CARGA TERMICA….…………………………......... 35
5.1. Definición de balance térmico…………………………………….. 355.2. Calculo de cargas térmicas de instalaciones frigoríficas……… 365.3 Carga térmica generada por la transmisión…………………….. 37
5.4 Cargas térmicas del producto…………………………………… 405.5 Cargas térmicas por renovación de aire………………………... 435.6 Carga térmica por fuentes internas……………………………… 44
5.6.1 Ganancia de calor por persona………………………….. 445.6.2 Ganancia de calor por alumbrado………………………… 455.6.3 Ganancia de calor por servicios………………………….. 455.6.4 Ganancia de calor por ventiladores………………………. 45
5.7 Obtención de carga total…………………………………………. 465.8 Obtención de la potencia frigorífica necesaria…………………. 46
CAPÍTULO VI6. RESULTADOS Y EVALUACION DE CARGA TERMICA …..……… 47
6.1 Calculo de carga térmica generada por la transmisión……… 47
6.2 Calculo de cargas térmicas del producto……………………… 476.3 Calculo de cargas térmicas por infiltración………………….. 476.4 Calculo de calor producido por el producto……………………. 48
6.5 Calculo de carga producida por el embalaje…………………… 48 6.6 Calculo de calor por los ocupantes…………………………….. 49 6.7 Calculo de ganancia de calor por servicios…………………….. 49 6.8 Calculo de carga térmica por iluminación………………………. 50 6.9 Calculo de ganancia de calor por ventiladores………………… 50
5.7 Calculo de carga total……………………………………………. 515.8 Calculo de la potencia frigorífica necesaria…………………….. 51
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CAPITULO VII
7. RECOMENDACIONES PARA LA BUENA CONSERVACION
DE LA CARNE Y PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DEL
EQUIPO………………………………………………………………………. 52
7.1 recomendaciones para la buena conservación de la carne…..… 52
7.2 programa de mantenimiento…………………………………….
53
7.2.1 Evaporadores……………………………………………… 54
7.2.2 Unidades motocompresoras ……………………………… 55
7.2.3 Condensadores…………………………………………….. 56
CONCLUSIONES........................................................................................ 58BIBLIOGRAFÍA............................................................................................. 59
ANEXO…………………………………………………………………………... 60
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INTRODUCCIÓN
Una de las aplicaciones de la refrigeración mecánica es la conservación de
alimentos como las carnes para su consumo en estado fresco, necesidad que hoy
en día es de vital importancia sobre todo en el área de industria alimenticia para la
producción, conservación y distribución de estos sin que sufran descomposición y
deterioro de sus propiedades naturales, en este caso nos referiremos a la carne de
bovino perteneciente de la ciudad de Tumbes.
Una de las características principales de las industrias de transformación de
productos agrarios es el carácter perecedero de las materias primas que se utilizan.
Esto explica que la instalación frigorífica sea un componente usual en este tipo de
industria. La refrigeración retarda las transformaciones enzimáticas y
microbiológicas y ralentiza la respiración de los alimentos frescos, aumentando así
el tiempo de conservación.
El tiempo de almacenamiento de la materia prima en la cámara frigorífica, depende
de muchos y variados factores, como pueden ser:
Características de conservación de la materia prima.
Volumen disponible para el almacenamiento del producto.
Estacionalidad de la producción.
Volumen de transformación de la industria.
Con el desarrollo de poblaciones urbanas sobre todo en los últimos años la
demanda de alimentos ha crecido considerablemente, es por esta razón que la
producción de alimentos también ha tenido que elevarse con la introducción de los
procesos de refrigeración para su mejor presentación y conservación por periodos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE ING. AGROINDUSTRIALde tiempo relativamente largos, para eso tuvieron como conveniente diseñar
cámaras frigoríficas ya que son locales construidos con material aislante térmico,
destinados a la conservación por medio del frío, de productos perecederos. Lo
más importante de una cámara frigorífica es el sistema utilizado, así también como
el estudio de las posibles alternativas a dicho sistema. Este tema es sumamente
extenso y estos equipos se utilizan no sólo en la conservación y mantenimiento
de alimentos sino también en las más diversas áreas como la farmacéutica, la
floristería, la ingeniería, la investigación científica y hasta en la informática.
En este trabajo aparecen algunos conceptos básicos para el conocimiento del
funcionamiento de los ciclos de refrigeración, la definición y características de carne
como producto agroindustrial a conservarse, la metodología del diseño de cámaras
frigoríficas y además aparecen expresiones de cálculo y consideraciones que
ayudan al diseño o rediseño de las cámaras frigoríficas.
Algunos de los conceptos claves a la hora de poder diseñar y comprender una
instalación frigorífica son: Calor, ciclo de refrigeración, evaporadores, compresores y
condensadores.
Con respecto a los cálculos a solucionar nos referimos a todas las cargas térmicas.
La carga térmica de refrigeración es el calor que se debe extraer de la cámara, con
el fin de que mantenga la temperatura de diseño en su interior. Este calor coincide
con el calor que entra o que se genera dentro de la cámara frigorífica. Son muchos
los factores que intervienen, y es por este motivo que se distribuyen en apartados
denominados “partidas”, cada una de estas partidas tiene en cuenta el calor
introducido o generado por una causa concreta. El cálculo de las necesidades
frigoríficas de una cámara, es una operación rutinaria y que resulta repetitiva, ya que
siempre intervienen los mismos datos y partidas
El reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas (RSIF) hace referencia a
diferentes aspectos relacionados con el diseño y la seguridad, que son de obligado
cumplimiento para todas las instalaciones. Entre los más importantes, destacar:
Carga máxima de refrigerante.
Sala de máquinas. Diseño y construcción.
Cámara frigorífica. Diseño y construcción.
Medidas de prevención y protección del personal.
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La instalación de protección contra incendios, es una parte muy importante en
materia de seguridad. No es considerada en profundidad en este apartado. En el
libro de Anexos, será tratado el tema de incendios de forma más exhaustiva.
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1 ANTECEDENTES
El siguiente proyecto nace de la necesidad de alargar la vida útil de las carnes
y de esta forma ofrecer al consumidor final mejor calidad y un alimento fresco.
El control de la temperatura adecuada de almacenamiento es esencial para
mantener la calidad del producto fresco. Mediante la construcción y el
mantenimiento de los cuartos fríos con nuevos mecanismos de control y
materiales más eficientes la industria reducirá substancialmente el costo total
proveniente del sobreprecio del producto cuando no es temporada. Muchos de
los productos tienen una vida muy corta después que han sido cosechadas o
extraídas de su medio natural y no se encuentra a la temperatura adecuada
para su conservación. El enfriamiento y conservación en cuartos fríos remueve
rápidamente este calor de campo, permitiendo así periodos relativamente
amplios de almacenamiento y ayuda a mantener la calidad hasta el
consumidor final, brindando al mercado cierta flexibilidad permitiendo el
aumento en las ventas del producto en un mayor tiempo. Si se tiene
refrigeración en instalaciones de almacenamiento, se hace posible tener
reservas de la pulpa de fruta en caso de no estar al alcance por causas
climáticas o de mercado. Como se ha explicado anteriormente, esto será una
ventaja para la empresa en términos económicos y para dar cumplimiento a
compromisos ya adquiridos.
1.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
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Este proyecto describe el diseño, construcción y cálculo del requerimiento de
energía de las instalaciones de enfriamiento para conservación de carnes,
donde serán tomados en cuenta parámetros que puedan mejorar el
rendimiento de la cámara frigorífica en costo y consumo, analizando las
posibles alternativas que el mercado local dispone, mejorando la eficiencia.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo General
El objetivo principal del presente trabajo es la realización del
cálculo y diseño de los componentes de la cámara frigorífica que se
utilizara para el almacenamiento de carne vacuna, ubicada en la
ciudad de Tumbes, y la adquisición en el mercado.
1.3.2 Objetivos Específicos
El diseño correcto de la cámara frigorífica para almacenar la
cantidad de carne vacuna.
El cálculo y elección adecuada de los equipos y dispositivos a
utilizarse para la construcción de la cámara.
Proyección adecuada de la cámara frigorífica con el diseño
correcto y corregido de proyecciones incorrectas
1.4 ALCANCE
El diseñar y construir una cámara frigorífica para la conservación de carne nos
permita profundizar nuestros conocimientos de refrigeración y energía,
empapándonos de ciertos aspectos y consideraciones que en base de
experiencias propias se pueden palpar, de esta manera podremos llegar a
dominar esta área y desenvolvernos en forma optima en el campo laboral,
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donde se pueden presentar casos y problemas parecidos a los que en esta
tesis podrían surgir.
CAPITULO II
PRINCIPIOS BASICOS DE REFRIGERACION
2.1 GENERALIDADES
Cuando hablamos de refrigeración, se entiende que es el enfriamiento de un
cuerpo, es decir disminuir la temperatura de más a menos grados, para ello se
recurre a la obtención de frió. Se podría obtener frió base de hielo pero tiene
algunas desventajas como por ejemplo, no es posible obtener temperaturas
menores a 32°F (0 ºC) o en casos extraordinarios hasta 0°F (-18 ºC) si se le
agrega cloruro de sodio, es costoso y poco práctico por la dificultad de cambiar
constantemente el hielo, el manejo del agua de drenaje es otro inconveniente y
no es posible hacer un control eficiente de temperatura. Durante el tiempo la
ciencia y la tecnología ha ido innovando aparatos en los que se pueda enfriar, de
una manera más eficiente cada vez disminuyendo el costo y optimizando espacio.
En los hogares existe un ejemplo claro de lo que es la obtención de frió, las
refrigeradoras son dispositivos que mantienen los alimentos a una temperatura
menor a la del ambiente, esto se hace para incrementar la vida de los mismos y
al mismo tiempo almacenarlos, ya que el hecho de bajar su temperatura hace que
su descomposición sea más lenta.
En la industria es indispensable llegar a temperaturas de bajo cero o de
congelación, también la necesidad de espacio obligó a la ingeniería a diseñar
cámaras frigoríficas capaces de mantener, o congelar los productos de acuerdo a
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las necesidades optimizando espacio, eficiencia y energía. Se podría decir que
todos los alimentos pueden ser refrigerados a cierta temperatura, pero entre los
principales alimentos sujetos a procesos de refrigeración se encuentran las
carnes, los pescados, mariscos, las frutas, los vegetales, la leche, etc.
Cada uno de estos alimentos está constituido por materia orgánica, y para
enfriarlos es necesario conocer su estructura, su composición y su evolución
cuando se lo somete a diferentes temperaturas, además existen otros factores
que tienen una influencia significativa en la evaluación de las necesidades
frigoríficas para diseñar una instalación, así como la determinación de las
condiciones más idóneas para su conservación. Estos factores pueden ser el
tamaño, el espesor, los coeficientes frigoríficos, el tipo y las características de
embalaje, etc., siendo estas esenciales de considerar para evitar problemas a
largo o corto plazo.
2.1.1 HISTORIA DE LAS CAMARAS FRIGORÍFICAS
La historia nos muestra que, desde épocas ancestrales, el hombre ha buscado la
manera de preservar sus alimentos. Consecuentemente, la raza humana pudo
encontrar formas primitivas para conservar la comida. Los primeros métodos de
conservación se originaron gracias a la observación de procesos naturales y sus
efectos. De esta forma, se comenzaron a usar técnicas como el uso de nieve o
hielo, el humo, la sal y la fermentación. Sin embargo, estas estrategias no eran
totalmente confiables y por ello, se hizo necesario buscar otros métodos para la
preservación de la comida.
En la historia de la conservación frigorífica existen varios hitos que fueron de
especial relevancia.
Uno de ellos se dio en el norte de Europa donde los pescadores, después de
sacar algunos peces los dejan a la intemperie y éstos se congelaban, lo que les
permitía mantenerlos en buen estado durante un
tiempo considerable. Otra práctica que marcó época,
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también se presentó en Europa, esta vez al occidente, donde a los peces
sacados en los puertos se les aplicaba nieve, para poder comercializarlos en
otros lugares.
Uno de los pioneros de la refrigeración moderna fue William Cullen. En 1755,
Cullen pudo congelar el agua mediante la evaporación de éter, con lo que se
establecieron los principios fundamentales de la industria frigorífica. Otro
personaje destacado fue Jacobo Perkins, el cual invento las máquinas de
compres
ión que son vitales en los sistemas de refrigeración. También es de destacar la
labor de John Gorrie en cuanto al aire acondicionado, el trabajo de Ferdinand
Garre en los dispositivos de absorción y el aporte de Clarence Birdseye en la
congelación de alimentos. A este último se le conoce como el padre de los
métodos modernos, para la congelación de los alimentos.
La historia de la aplicación de frío tuvo un punto importante en el año de 1876,
cuando Thomas Sutcliffe Mort mejoró la refrigeración de carne. Pare ello hizo uso
del amoniaco. El transporte refrigerado tuvo varios problemas al comienzo, hasta
que gracias al trabajo de varios hombres destacados se pudo mejorar. Uno de los
personajes que se destacó, por sentar las bases del transporte refrigerado, fue
Charles Tellier. Tellier pasó a la historia por acondicionar el primer buque para el
transporte frigorífico de carne. A este
carguero de le llamó el Frigorífico e hizo
posible llevar carne refrigerada desde
Argentina hasta Francia. Gracias al
aporte de Tellier el transporte de carne
entre América y Europa se originó y
creció de manera impresionante.
2.1.2 CONCEPTOS BÁSICOS
CALOR:
Es una forma de energía que se transmite entre dos sistemas debido a una
diferencia de temperatura.
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TRANSFERENCIA DE CALOR:
Pasará calor de un cuerpo a otro cuerpo solo cuando exista una diferencia
de temperatura entre los dos cuerpos.
Cuando un cuerpo está en equilibrio térmico con (es decir a la misma
temperatura) sus alrededores, no habrá transferencia de calor entre el
cuerpo y sus alrededores.
La transferencia de calor siempre ocurre de una región de temperatura alta
a una región de temperatura baja (de un cuerpo caliente a un cuerpo frío) y
nunca en la dirección opuesta.
CONDUCCIÓN:
Ocurre cuando la energía es transmitida por contacto directo entre las moléculas
de un cuerpo simple o entre las moléculas de dos o más cuerpos con buen
contacto térmico entre ambos.
CONVECCIÓN:
Ocurre cuando el calor se desplaza de un lugar a otro por medio de corrientes
establecidas mediante un medio que fluye.
RADIACIÓN:
Ocurre en forma de movimiento ondulatorio similar a ondas ligeras, en donde la
energía se transmite de un cuerpo a otro sin necesidad de la intervención de la
materia.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA:
Es una medida de la capacidad térmica de un material para conducir calor.
REFRIGERACIÓN:
Es un caso particular de transferencia térmica e incluye la producción y
utilización de temperaturas inferiores a la temperatura ambiente mediante
diferentes procesos.
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CAPACIDAD DE REFRIGERACIÓN:
Esta dada en términos de medida arbitraria de capacidad, la tonelada.
CONGELACIÓN:
Es conseguir una temperatura en la que el agua que contenga ese elemento
cambie su estado de líquido a solido.
EVAPORACIÓN:
Es convertir un líquido en vapor..
EFECTO REFRIGERANTE:
Es la cantidad de calor que puede absorber para vaporizarse, la fracción líquida
de cada libra de refrigerante que entra al evaporador. Es la diferencia entre la
entalpia en los puntos de saturación (hfg) a la presión de evaporación menos la
entalpía del líquido que sale de la válvula de control.
ENFRIAMIENTO SENSIBLE:
Cuando el calor absorbido por el refrigerante hace que su temperatura aumente.
ENFRIAMIENTO LATENTE:
Cuando el calor hace que el agente cambie de estado. Si queremos que el efecto
refrigerante sea continuo debemos mantener la temperatura del agente
refrigerante por debajo del espacio o material que estamos enfriando.
ENTROPÍA:
Es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para
producir un trabajo. En un sentido más amplio se interpreta como la medida del
desorden de un sistema. Es una función de estado de carácter extensivo y su
valor en un sistema aislado crece en el transcurso de un proceso que se dé de
forma natural. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία), y significa
evolución o transformación.
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ENTALPÍA:
Es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede
intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión
constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido
en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líquido a gas, el cambio de
entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporización. En un
simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación
corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. El término
de entalpía fue acuñado por el físico alemán Rudolf J.E. Clausius en 1850.
Matemáticamente, la entalpía H es igual a U + pV, donde U es la energía interna,
p es la presión y V es el volumen, H se mide en julios.
COMPRESIÓN:
Es la acción mecánica por la que se reducen volumen de los cuerpos o se
disminuye la distancia entre las partículas que los componen.
CALOR DE COMPRESIÓN:
Es el trabajo realizado por el compresor para aumentar la presión del gas desde
la presión del evaporador hasta la presión del condensador.
SUCCIÓN:
Es extraer un líquido o gas de un lugar mediante dispositivos mecánicos o
manuales.
CONDENSACIÓN:
Es el paso de un vapor a los estados liquido o sólido.
DESHIDRATACIÓN:
Es cuando se quita a un cuerpo o algún organismo el agua que contiene.
AISLAMIENTO:
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Material que se usa para evitar una pérdida o ganancia de calor de una superficie
sometida a una diferencia de temperatura.
POLIURETANO:
Espuma rígida que sirve para aislar térmicamente y acústicamente a una
superficie cerrada.
PRESIÓN
La presión se define como la relación entre la fuerza ejercida y el tamaño del
área. Esto se mide en diferentes unidades dependiendo del propósito de
la medida. De estas unidades el Kg. /cm2 es en el sistema métrico la más
común. Esta unidad es a menudo abreviada en "at" que define una atmósfera
técnica.
Su modelo matemático:
C A LO R E S PEC Í F I CO .
Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa
de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el
calor específico se expresa en J/Kg. ºK.; en ocasiones también se expresa en
calorías por gramo y grado centígrado. El calor específico del agua es una
caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría
a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.
De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis
Dulong y Alexis Thérèse Petit, para la mayoría de los elementos sólidos, el
producto de su calor específico por su masa atómica es una cantidad
aproximadamente constante. Si se expande un gas mientras se le suministra
calor, hacen falta más calorías para aumentar su temperatura en un grado,
porque parte de la energía suministrada se consume en el trabajo de
expansión. Por eso, el calor específico a presión constante es mayor
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que el calor específico a volumen constante.
CALOR SENSIBLE
Es aquel que aplicado a una sustancia hace subir su temperatura, pero sin
producir un cambio de estado
qs = m Cp ∆T
C A L O R L AT E N T E O C A L O R D E C A M B IO D E E S T A DO .
Es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de sólido a
líquido (calor latente de fusión) o de líquido a gaseoso (calor latente de
vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se devuelve
la misma cantidad de energía
qL= m HL
C A LO R T O T A L .
Es la suma de los calores sensible y latente. Este determina el total de calor
introducido o retirado a una sustancia.
QT = qs + qL
V OLUM E N .
El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.
En matemáticas el volumen es una medida que se define como los demás
conceptos métricos a partir de una distancia o tensor métrico.
En física, el volumen es una
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magnitud física extensiva asociada a la propiedad de los cuerpos físicos de
ser extensos, que a su vez se debe al principio de exclusión de Pauli. La
unidad de medida de volumen en el Sistema Métrico Decimal es el metro
cúbico, aunque el SI, también acepta (temporalmente) el litro y el mililitro
que se utilizan comúnmente en la vida práctica.
TEMPERATURA.
Es la propiedad más importante de la termodinámica:
“Estado térmico de un cuerpo considerado con referencia a su poder de
comunicar calor a otros cuerpos”.
“Medida de la energía interna almacenada en un cuerpo o sistema”.
Escalas de Temperatura:
Una de las primeras escalas de temperatura, todavía empleada en
los países anglosajones, fue diseñada por el físico alemán Gabriel Daniel
Fahrenheit. Según esta escala, a la presión atmosférica normal, el punto de
solidificación del agua (y de fusión del hielo) es de 32 °F, y su punto de
ebullición es de 212 °F.
La escala centígrada o Celsius, ideada por el astrónomo sueco Anders Celsius
y utilizada en casi todo el mundo, asigna un valor de 0 °C al punto de
congelación del agua y de 100
°C a su punto de ebullición.
En ciencia, la escala más empleada es la escala absoluta o Kelvin,
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inventada por el matemático y físico británico William Thomson , lord
Kelvin. En esta escala, el cero absoluto, que está situado en -273,15 °C,
corresponde a 0 K, y una diferencia de un kelvin equivale a una diferencia de
un grado en la escala centígrada.
Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo es la escala
Rankine, en la que cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala
Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale
a 492 °R y su punto de ebullición a672 °R.
REFRIGERANTE:
Un refrigerante es una sustancia utilizada en un ciclo de calor por lo general
incluyendo, por aumento de la eficiencia, una reversibles transición de fase desde
un líquido a un gas. El sistema R-# numeración fue desarrollado
por DuPont Corporation (que posee el freón marca comercial) y se identifican
sistemáticamente la estructura molecular de los refrigerantes a base de un solo
hidrocarburo halogenado. Como caso especial, la serie R-400 se compone
de mezclas zeotrópicas (aquellos en los que el punto de ebullición de los
compuestos constituyentes difiere lo suficiente como para dar lugar a cambios en
la concentración relativa debido a destilación fraccionada )
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REFRIGERANTES MÁS UTILIZADOS EN LA ACTUALIDAD:
Los más comunes son los siguientes:
Compuestos Halocarbonados (Freónes):
R11: Botella tomate C Cl3 F
R12: Botella blanca C CI2 F2
R22: Botella verde C H CI F2
Azeotrópicos:
R500: Botella lila
R502: Botella lila
Compuestos orgánicos:
Hidrocarburos:
Metano
Propano
Butano
Compuestos inorgánicos:
Amoníaco 717
Agua
Aire
Dióxido de carbono C O2
Nitrógeno
Compuestos ecológicos:
R134 A reemplaza al R12
R404 A reemplaza al R502
2.1.3 CICLOS DE REFRIGERACIÓN.
Por el estudio de las propiedades termodinámicas de las sustancias se
facilitó el desarrollo de la refrigeración, pues se descubrió que en algunas de
éstas, su punto de ebullición a presión normal es inferior a 0°C (32°F).
Aprovechando esta propiedad se obtiene el primer sistema de refrigeración por
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compresión de gas refrigerante.
El sistema de refrigeración consiste básicamente en cuatro equipos
indispensables para obtener un ciclo cerrado.
1. Compresor.
2. Condensador.
3. Válvula de expansión.
4. Evaporador.
Funcionamiento del ciclo básico de la refrigeración.
El refrigerante es el medio de transporte para extraer la energía en forma de
calor desde el evaporador y en el condensador donde será
desechado hacia el medio de condensación. Un cambio de estado de
líquido a vapor y viceversa permite al refrigerante absorber y descargar
grandes cantidades de calor en forma repetitiva, respectivamente. Existen dos
presiones en el sistema mecánico de refrigeración que son la presión de
evaporación (baja presión del sistema) y la presión de condensación (alta
presión del sistema).
El refrigerante líquido es alimentado a la válvula de expansión a alta presión,
en el cual lleva a cabo un proceso Isotérmico (antes pasa por un recibidor
de líquido y un filtro deshidratador los cuales no son equipos básicos). Esta
válvula separa los lados de alta y baja presión.
La válvula termostática de expansión mediante un proceso Isotérmico
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provoca una caída de presión (reducción de presión) por medio de un pequeño
orificio, esto provoca a su vez que el refrigerante, que antes se encontraba en
estado líquido reduzca su temperatura (Correspondiente a la nueva presión) y
pase a un estado de vapor no saturado (mezcla vapor-líquido).
El refrigerante en estas condiciones entra al evaporador donde debido a su
nueva temperatura que es baja, va absorbiendo calor y llega a su estado de
vapor saturado, el cual desarrollo un proceso Isobárico. El calor fluye a través
de las tuberías del evaporador hacía el refrigerante, esta absorción del calor
por el refrigerante continúa hasta que al salir del evaporador, tiene una
característica de vapor con cierto grado de sobrecalentamiento.
Una vez que se ha absorbido calor en el evaporador, el vapor refrigerante
viaja a través de la línea de succión hacia la entrada del compresor. El
compresor mediante un proceso Isoentrópico toma el vapor a baja presión y
fo comprime aumentando tanto su presión como su temperatura hasta
superar la del medio de condensación, esto con el fin de que haya
transferencia de calor de él vapor comprimido hacia el medio de condensación.
El vapor caliente y a alta presión es bombeado fuera del compresor a través
de la válvula de descarga hacia el condensador.
El condensador es un intercambiador de calor en el cual se enfría el vapor que
viene del compresor (Proceso Isobarico). Conforme la temperatura del vapor
refrigerante alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la alta
presión del condensador, el vapor se condensa (se vuelve líquido) y fluye al
recibidor, de donde se
alimentará a la válvula de
expansión para comenzar
nuevamente el ciclo.
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CAPITULO III
DISEÑO TÉRMICO Y MECANICO
3.1 CRITERIOS GENERALES
3.1.1 TIPO DE PRODUCTO: “CARNE VACUNA”
La carne de vacuno es, sin duda, la más
apreciada. De tal manera que, cuando
decimos carne y no especificamos de que
animal, se entiende que nos estamos
refiriendo a la de vaca, ternera o buey y no a
otra.
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Hay que tener en cuenta la aparición del rigor mortis (generalmente tras unas
tres horas tras el sacrificio, aunque en el cerdo y el cordero ocurre en una hora),
un fenómeno que tensa la carne y la hace poco agradable para su consumo.
Por esta razón se introduce un tiempo de espera de unas 48 horas (a veces 72)
en un ambiente refrigerado para que ese fenómeno desaparezca. Durante este
tiempo la carne se cuelga "boca abajo" para que las fibras musculares se estiren
por su propio peso y se drene la sangre. El despiezado y el corte permiten a un
gran número de microorganismos contaminar las superficies, a veces se realiza
en lugares limpios. El destino y capacidad de estos microorganismos de afectar
a la salud de los consumidores depende en gran medida del uso final que se
haga de la carne: las carnes servidas crudas son más susceptibles de afectar,
las cocinadas a temperaturas de 80 °C menos. La carne fresca y refrigerada
tiene un alto contenido de agua con un valor de aw de 0,99 aproximadamente.
Este ambiente es muy adecuado para el crecimiento de microorganismos; si se
dejan sin envoltura protectora al oxígeno se favorecerá el crecimiento de
microorganismos contaminantes. Si la carne está fuera del frío, solo dura en
buen estado alrededor de 2 horas y luego comenzará a generar bacterias
dañinas para el consumo humano.
3.1.2. DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICA DEL PRODUCTO
El canal es el cuerpo de la res al cual se
le ha retirado, durante su sacrificio, la
piel, las manos, las patas y las vísceras.
Luego de realizados todos los procesos
higiénicamente a la res, el canal se
divide en dos partes iguales, llamadas
medios canales, cortando
longitudinalmente, con una sierra, la
columna vertebral desde la cadera hasta
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el cuello.
Esta división tiene por objeto facilitar su manipulación.
Por último el canal se corta en cuartos delanteros y traseros haciendo
el corte cerca de la 12a vértebra, conocido como corte tradicional y el
corte a la 5a costilla, conocida como corte americano.
El canal se comercializa:
A) Fresca:
El canal pasa por un proceso de oreo en un salón acondicionando para
tal fin. Su vida es corta, aproximadamente 20 horas después del
sacrificio, cuando el consumidor final la compra, debe consumirla en
corto tiempo o conservarla refrigerada
La distribución se realiza en vehículos técnicamente acondicionados
para el efecto.
B) En frío:
La canal es sometida a un proceso de oreo y refrigeración, lo cual
garantiza la calidad de la misma y evita su exposición a agentes externos
contaminantes. Este proceso reviste especial importancia pues es a través
de él, donde la carne adquiere mayor terneza y un excelente color.
La distribución se hace en vehículos acondicionados y con sistema de
refrigeración.
Por lo tanto el producto tendrá una temperatura de entrada de 10°C.
De forma simplificada, las fases de sacrificio y preparación son:
o Apuntillado.
o Elevación mediante polipasto y transferencia a la vía de
sangrado.
o Corte de cuernos y patas delanteras.
o Corte de patas traseras e inicio del despellejado por las
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patas traseras y transferencia de la línea de sangrado a la línea
de faenado.
o Corte de cabeza y preparación de la misma.
o Preparación para el despellejado automático.
o Preparación de las patas delanteras para el despellejado
automático.
o Despellejado automático.
o Corte ventral para evisceración.
o Evisceración.
o Corte en canal (manual o mecanizado).
o Inspección y ducha.
El bastidor de la máquina está hecho de acero galvanizado. Después del
faenado visto en la figura, las canales son lavadas superficialmente y se
envían a una sala de refrigeración, donde la temperatura se baja
rápidamente durante las seis primeras horas para evitar el desarrollo
bacteriano. En las siguientes diez-doce horas se continúa el descenso
térmico hasta llegar a unos 4° C.
En la carne de vacuno, la maduración de la misma se consigue en 14-17
días a la temperatura de 0 a -1,5° C es decir de 29.3 a 32 º F.
3.1.3 DEFINICION DE CÁMARAS FRIGORÍFICAS
Se entiende por cámara frigorífica, al local construido con material aislante
térmico, destinado a la conservación por medio del frío, de productos
perecederos. Válido para todos los tipos de establecimientos.
Las cavas frigoríficas o cámaras frigoríficas o cuartos fríos no son más
que grandes neveras (heladeras, refrigeradores). Hoy en día no sólo se
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busca que tengan la temperatura necesaria sino también la humedad y la
composición gaseosa del ambiente ideales para la conservación de los
diferentes alimentos.
Existen cuatro grandes categorías de Cámaras Frigoríficas
1. Refrigerantes (las simples neveras o heladeras) que tienen un rango
de temperatura que va desde los 10°C -4°C.
2. Congeladores que llegan (para gastronomía) hasta unos -35°C.
3. Abatidores de temperaturas utilizados para el enfriamiento rápido de
alimentos recién salidos de la cocción
4. Túneles de congelación usados para la congelación rápida de los
alimentos (se evitan la formación de grandes cristales) y no para su
conservación.
Al momento de comprar un equipo, fijo o modular, de éstos debemos
preocuparnos por saber el material aislante con que está construido (hay
una gran variedad en el mercado), el tipo de puerta que necesitamos
(tradicional, de corredera, de guillotina, basculante), el tipo de unidad
refrigerante (motor) y la unidad evaporadora con el que están equipados
sobre todo por su rendimiento.
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Un buen equipo es aquel que mantiene una buena relación del tiempo de
funcionamiento del motor y el tiempo de reposo. Esta relación se mide
cuando la cámara frigorífica está llena y en reposo (no se está abriendo y
cerrando la puerta). Esta buena relación depende del buen aislamiento y la
buena relación de la unidad refrigerante con la capacidad de la cámara.
Buena relación = menor costo de energía
Muy importante es recordar que las cavas o
cámaras frigoríficas son como grandes neveras
(heladeras – refrigeradores), pero no las
remplazan, ¿por qué?, porque si usamos estas
cavas como neveras tendremos un aumento en el
costo de la energía (mayor funcionamiento de los
motores) y un menor rendimiento en las condiciones de conservación de las
mismas. Hay que pensar que las puertas son mucho más grandes que las
de las neveras y por ende hay mayor entrada de aire caliente desde el
medio ambiente y por otro lado es necesario que entre un hombre a buscar
la mercadería lo que también aporta mayor temperatura al interior de la
cava.
Las cámaras frigoríficas para
Carnes Vacunas no sólo
necesitan una instalación
frigorífica con la capacidad
suficiente para proveer la
temperatura apropiada para la
conservación, sino que también
dicha instalación frigorífica debe proveer un porcentaje de Humedad
Relativa Ambiente de alrededor de 85%.- Este alto porcentaje de humedad
permitirá que la mercadería tenga el mismo peso e igual aspecto y
presentación que cuando ingresó, generando obvias ventajas para su
comercialización tales como Optima Presentación de la Mercadería evitando
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que se ponga “negra”, reducción al máximo de la pérdida de kilos o
“Merma”, etc.
Para lograr este tipo de prestación en una cámara frigorífica para Carnes
Vacunas no sólo se debe colocar la potencia frigorífica correspondiente,
sino que también el resto de la instalación debe ser el apropiado,
particularmente el tamaño del evaporador por aire forzado debe tener un
tamaño tal que permita proveer un alto porcentaje de Humedad Relativa
Ambiente, como así también la velocidad del aire.
Es importante tener presente que mientras más alto porcentaje de humedad
relativa ambiente se necesite más grande deberá ser el evaporador, por ello
nuestras cámaras frigoríficas para Carne Vacunas se fabrican con
evaporadores “grandes” para obtener alrededor del 85% de humedad
relativa ambiente.
El enfriamiento de la mercadería que ingrese “caliente” de la Sala de Oreo
se puede realizar de diversas formas: Una de ellas es agregar la potencia
suficiente a la misma cámara de mantenimiento para enfriar la cantidad de
kilos que se estimen ingresarán por día y otra forma es hacer por separado
una cámara de mantenimiento y otra de enfriamiento más chica que la
primera pero con mayor potencia en proporción ya que debe enfriar y no
mantener.- Luego del enfriamiento la mercadería puede ser almacenada y/o
stockeada en las cámaras para mantenimiento y conservación que debe
tener alrededor de 85% de Humedad Relativa Ambiente.
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Capacidad.
La capacidad de las cámaras frigoríficas en cuanto a volumen se
refiere, será fijada por el Servicio Nacional de Sanidad Animal
(SENASA), según el producto a almacenar, enfriar o congelar y de
acuerdo a las condiciones de temperatura que se deba obtener para
cada producto. Requisitos de construcción e higiénico-sanitarios.
Pisos.
El piso estará construido con material impermeable antideslizante
y no atacable por los ácidos grasos. Los ángulos de encuentro con
paredes y columnas serán redondeados y el piso se hallará al mismo
nivel o superior de los pisos exteriores.
Paredes de cámaras.
Las paredes de las cámaras frigoríficas en su cara interior estarán
recubiertas con materiales de fácil limpieza, lisos, impermeables,
resistentes a la corrosión y de colores claros; todos los ángulos serán
redondeados y las juntas de materiales impermeables. Todos los
materiales deben contar con la aprobación del SENASA.
Techo
El techo debe ser de construcción similar al de las paredes. El cielo
raso deberá ser de material impermeable e incombustible y de fácil
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limpieza.
Material aislante
Cualquier material aislante térmico que se utilice, deberá ser
colocado en forma tal, que permita el cumplimiento de lo
especificado para paredes y techos y no tener contacto con el
ambiente interno o externo de la cámara frigorífica.
Columnas
Las columnas deberán reunir los mismos requisitos exigidos para las
paredes.
Puertas
Las puertas serán de hoja llena, provistas de material aislante
térmico. Se admite en su construcción la madera revestida en su
totalidad por material metálico no corrosivo y no oxidable u otro
elemento siempre que sea inodoro, poco higroscópico e
impermeabilizado debidamente autorizado por el Servicio Nacional
de Sanidad Animal (SENASA).
La altura de las puertas y su ancho en las cámaras y antecámaras
estarán en concordancia con los fines a que se destine el local.
Las puertas deberán permitir su apertura también desde el interior
de las cámaras.
Iluminación
Todas las cámaras deberán estar provistas de iluminación artificial,
con llave de encendido dentro y fuera de las cámaras. Su capacidad
lumínica será de cuarenta (40) a sesenta (60) unidades Lux, 1=
Watt/pie2
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Estanterías
Cuando se utilicen estanterías, éstas deberán ser metálicas o de
material impermeable de fácil lavado y responder a las
especificaciones que en cada caso se determinan en este
reglamento.
Ventilación
La ventilación de las cámaras frigoríficas y la renovación del aire,
será tal que evite la alteración de la mercadería almacenada.
Rieles para reses vacunas de las condiciones de
almacenamiento y comercialización.
Los rieles destinados a reses de la especie vacuna estarán a una
distancia mínima entre sí de ochenta (80) centímetros y se
hallarán a no menos de sesenta (60) centímetros de las paredes,
equipo de enfriamiento o cualquier otro elemento constructivo o
funcional que haya dentro de las cámaras. Los rieles se colocarán a
no menos de treinta (30) centímetros del techo.
3.1.4 CONDICIONES DE DISEÑO
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3.1.4.1 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS DEL LUGAR.
Debido a su situación geográfica tropical y de sabana tropical, Tumbes tiene un
clima cálido y semihúmedo durante todo el año, siendo su temperatura promedio
anual de 27 °C.
El verano es de diciembre a abril en donde temperatura máxima alcanza los 40 °C y
la mínima invernal (de junio a setiembre) es de 18 °C. La mayor parte del año la
temperatura oscila entre los 30 °C (día) y 22 °C (noche).
Tumbes se encuentra en una zona completamente tropical. Ubicada en la orilla
norte del río Tumbes, éste le sirve de límite natural ya que la ciudad no se extiende
en absoluto a la orilla sur del río. Rodeada de vasta vegetación.
Lugar: Tumbes, Altitud: 25 msnmHumedad relativa: 69%Temperatura de bulbo húmedo: 63° FTemperatura de bulbo seco: 84° FTemperatura máxima exterior: 87.8º FTemperatura interior de diseño: 32° FVelocidad exterior del aire: 13 km/hVelocidad interior del aire: 3mphCalor especifico arriba del punto de 0.75 BTU/lb º Calor Específico abajo del punto de 0.40 BTU/lb º Calor latente de fusión: 54 BTU/lb º F
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CAPITULO IV
ANALISIS ENERGETICO
4.1 ANÁLISIS DEL PROBLEMA.
En este capítulo analizaremos el problema técnico, al cual le daremos solución por
el método analítico-académico, se consultaran tablas (ver anexos) de las cueles se
tomaran valores para la solución del problema a resolver, el cual es:
“ESTUDIO COMPARATIVO PARA LA DEBIDA CONSTRUCCIÓN DE UNA
CAMARA FRIGORÍFICA PARA REFRIGERAR CARNE, LOCALIZADA EN LA
ZONA NORTE DEL PERÚ, TUMBES.”
Como bien lo dice nuestro problema técnico, realizaremos una comparación técnica
de varios refrigerantes (R-12, 134a, R-22, 717), utilizando los criterios adecuados
para su debida selección; en función de sus propiedades termodinámicas de cada
uno de ellos, proporcionando sus ventajas y desventajas de uno en comparación
con el otro. El producto que se utilizara para la comparación de estos refrigerantes
ya mencionados; serán las carnes y para el diseño de nuestra cámara frigorífica se
tomaran las condiciones climatológicas del lugar.
Las carnes normalmente para su almacenamiento son envueltas en polietileno; para
nuestro cálculo energético consideraremos este material, realizando un estudio
especifico en el cual se debe de determinar el embalaje.
4.2 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS DE DISEÑO.
a) El espacio por refrigerar se encuentra localizado en la zona norte de Perú,
Tumbes.
b) Temperatura de Bulbo Seco de 84.2°F=29°C.
c) Temperatura de de Bulbo Húmedo 62.6°F==17°C.
d) Humedad relativa del 69%
e) Velocidad del aire 13 km/h
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE ING. AGROINDUSTRIAL4.3 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO (CARNE) .
a) Contenido de agua: 84%
b) Punto de congelación 28.2°F=-2.11°C.
c) Calor especifico arriba del punto de congelación: 0.87 BTU/lb°F.
d) Calor especifico abajo del punto de congelación: 0.45 BTU/lb°F.
e) Calor latente de fusión: 121 BTU/lb
f) Calor de respiración a 32 °F: 0.25 a 0.45 BTU/lb cada 24Hr.
g) Temperatura de entrada: 68°F=20°C.
i) Temperatura de almacenamiento: 32°F=0°C
j) Humedad relativa dentro del espacio frio: 90%
k) Duración de almacenamiento de 2 a 6 meses.
4.4 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO Y CONSERVACION (CARNE)
a) Producto: Carne
b) Empaque: bolsas de polietileno
c) Dimensiones: 20.5 x 12.5 x 13.5in exteriores.
d) Peso bruto promedio del producto: 46.75lb.
e) Peso neto promedio del producto: 43lb
f) Densidad promedio del peso bruto: 23.8lb/ft3
g) Densidad promedio del peso neto: 21.9lb/ft3
4.5 CONDICIONES DE EMPAQUE.
Producto: Carnes
Empaque: bolsas polietileno
Dimensiones: 52.07 x 31.75 x 34.29cm exteriores
Peso bruto con empaque: 46.75lb.
Peso neto del producto: 43lb
Densidad del peso bruto: 23.8lb/pie3
Densidad del peso neto: 21.9lb/pie3
Capacidad de la cámara: 65.2Tn.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE ING. AGROINDUSTRIAL4.6 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO.
La cantidad total de producto a almacenar será de 65.2Tn, teniendo en cuenta
que no se puede meter tal cantidad de producto en un solo día por las condiciones
de salud los trabajadores, se tendrá por comodidad un flujo de entrada de 2Tn/día
durante 30 días.
4.7 DIMENSIONAMIENTO DEL ESPACIO POR REFRIGERAR.
Las dimensiones se tomaran de acuerdo a las condiciones de espacio donde se
llevara a cabo la obra civil, por lo tanto; en base al espacio cedido para la
construcción de la cámara frigorífica se tomaran en cuenta las siguientes mediadas:
CONCEPTO INTERIORES (m) EXTERIRORES (m)
LARGO
ANCHO
ALTO
4.8 MATERIALES DE CONSTRUCIÓN.
La obra civil, los muros se construirán de tabique recocido con una loza de concreto
armado y el interior, por cuestiones de economía (ver cálculos) de poliuretano
expandido con un densidad de (21 Kg/m3) y con un coeficiente de conductividad
térmica especifico de k = 0.25 BTU – in/ft2-hr-°F.
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CAPITULO V
CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA
5.1 DEFINICIÓN DE BALANCE TÉRMICO.
Para poder determinar la capacidad del equipo que se necesita se debe realizar un
balance térmico que se refiere al desarrollo de cálculos con el objeto de conocer la
cantidad de calor que se debe absorber o transferir en el evaporador, para que un
producto, sustancia o espacio descienda su temperatura con ciertas condiciones.
La carga térmica que se da en un espacio por refrigerar raras veces se da por un
solo concepto; si no que es el resultado de varios de estos:
a) Carga térmica generada por la transmisión de calor por paredes, puerta,
piso y techo.
b) Carga térmica generada por Producto.
c) Carga térmica generada por Infiltración.
d) Carga térmica generada por Alumbrado y Equipo.
e) Carga térmica generada por Ocupantes.
f) Carga térmica generada por embalaje.
g) Carga termina generada servicios.
f) carga termina generada por ventiladores
Para determinar el calor total que es espacio frio debe de disipar por los conceptos
anteriores, se debe de realizar un balance térmico o estudio energético, que es
un cálculo de todos los conceptos anteriormente mencionados, el cual nos va indicar
cuanta cantidad de calor va a generar cada uno de los conceptos; y al final de este
cálculo se determinara cuanta cantidad de calor total debe de absorber el espacio
frio para mantener el producto (Carne) a la temperatura de diseño o requerida.
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5.2 CALCULO DE CARGA TERMICA DE INSTALACIONES FRIGORIFICAS
Para seleccionar el equipo de refrigeración necesario es preciso estimar o calcular
la carga térmica del espacio a refrigerar, que llamaremos “CAMARA”. Las
ganancias de calor que forman parte de la carga térmica total, proceden de cuatro
fuentes fundamentales.
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5.3. CARGA TÉRMICA GENERADA POR LA TRANSMISIÓN DE PAREDES,
PUERTA, PISO Y TECHO.
Para la realización de este cálculo debemos tener en cuenta los siguientes datos
Tipo de aislamiento
Coeficiente de conductividad
Temperatura exterior
Temperatura interior
Máxima perdida admisible
Coeficientes de convección
5.3.1 Perdida de calor admisible por los parámetros
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5.3.2 Diferencia de temperatura entre el espacio exterior y el espacio
refrigerado
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5.3.3 Calculo de espesor de aislamiento
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5.4 CARGAS TERMINCAS DEL PRODUCTO
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5.4.1 Calor del producto para llevarlo a la temperatura del espacio refrigerado
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Calor por embalaje
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5.5 CARGA TERMINCA POR RENOVACIÓN DE AIRE
5.6 CARGA TÉRMICA POR FUENTES INTERNAS
5.6.1 Ganancias de calor por persona
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5.6.2 Ganancias de calor por el alumbrado
5.6.3 Ganancias de calor por servicios
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5.6.4 Ganancias de calor por los ventiladores de los evaporadores
5.7 OBTENCION DE LA CARGA TOTAL
5.8 OBTENCION DE LA POTENCIA FRIGORIFICA NECESARIA
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CAPITULO VI
RESULTADOS Y EVALUACION DE CARGA TERMICA
6.1Cálculo de Carga térmica generada por la transmisión de calor por paredes,
puerta, piso y techo.
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6.2 Cálculo de la carga térmica generada por infiltración.
6.3 Cálculo de calor producido por el producto
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6.4 Cálculo de carga térmica producido por embalaje
6.5 Cálculo de calor producido por los ocupantes
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6.6 Cálculo de ganancia de calor por servicios
( 5% o 10 % transmisión de parámetros)
6.7 Cálculo de carga térmica por iluminación
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6.8 Calculo de carga térmica por ventiladores
6.9 Calculo del calor total
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6.10 Calculo de la potencia frigorífica necesaria
CAPITULO VII
RECOMENDACIONES PARA LA BUENA CONSERVACION DE
LA CARNE Y PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DEL EQUIPO
7.1 RECOMENDACIONES PARA LA BUENA CONSERVACIÓN DE LA CARNE
Los productos alimenticios perecederos requieren que se les conserven y
transporten a temperaturas adecuadas. Se indican las recomendadas para la
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mayoría de dichos productos tanto para la conservación, como para su
transporte en régimen de frío.
Aparte de la temperatura y del tiempo, que juegan de forma conjunta, hay otros
factores importantes que se tienden a olvidarse, pero que son también
importantes, entre ellos nos encontramos con la humedad, si está por debajo de
la recomendada, se producen desecaciones y pérdidas de peso excesivas y si
está por encima, el riesgo de contaminación por mohos aparece. Otro factor
importante es la renovación del aire, en particular en los productos perecederos
vivos de gran metabolismo. En el caso de vegetales, unos desprenden
productos gaseosos como, el etileno y otros, su proceso de maduración
requieren o dependen de estos productos químicos, en el transporte y en la
conservación, la compatibilidad entre ellos es pues importante. En este sentido
son significativos los desprendimientos de olores de unos y la captación de ellos
por otros.
Son factores importantes que se deben tener presente en las recomendaciones
de uso: el embalaje, la densidad de almacenamiento, la velocidad del aire de
recirculación, el que estén los productos vivos o congelados, los tratamientos
previos o coadyuvantes y las medidas complementarias, como pueden ser la
oscuridad para las endibias, etc.,
Se debe tener presente que en estos productos, no tiene sentido la fecha de
caducidad, si no se la asocia a su historia térmica. La trazabilidad es importante,
pero no será completa, sin el reflejo de su historial térmico, en particular en los
productos vivos, en los más perecederos y en los de mayor riesgo de
contaminación microbiológica.
En general, los productos cárnicos son delicados y la comercialización en
régimen de refrigeración es corta. Debe separarse su conservación de las de
otros productos perecederos. Lo más usual de conservación y de transporte es
en medias canales, también se hace deshuesada o troceada, requiriendo un
cuidado especial y extremo cuando esta picada.
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En la tabla se han recogido los tiempos de conservación en la refrigeración y congelación
de los principales tipos de carnes, para las condiciones idóneas de humedad relativa
y temperatura
7.2 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO.
7.2.1 Evaporadores.
Todos los evaporadores deben revisarse una vez al mes o más a menudo
para obtener un deshielo adecuado, debido a que la cantidad y tipo de
escarcha puede variar considerablemente.
Lo anterior depende de la temperatura de la cámara, del tipo de producto
almacenado, del a frecuencia de almacenaje del producto nuevo en la
cámara, y del porcentaje en tiempo que la puerta está abierta. Puede ser
necesario cambiar periódicamente el número de ciclos de deshielo o ajustar
la duración de deshielo.
Unidades condensadoras/evaporadores:
Bajo condiciones normales, el mantenimiento debe cubrir los siguientes
puntos por lo menos cada seis mese:
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1. Revise y apriete todas las conexiones eléctricas.
2. Revise todo el cableado y aislamientos.
3. Revise el correcto funcionamiento de los contadores y el desgaste de
los puntos de contacto.
4. Revise todos los motores de los ventiladores. Ajuste los pernos de
montaje del motor, tuercas y ajustar los tornillos posicionamiento del
ventilador
5. Limpie la superficie del serpentín del condensador.
6. Revise el nivel de aceite y refrigerante en el sistema.
7. Revise el funcionamiento del sistema de control. Asegúrese que los
controles de seguridad estén funcionando adecuadamente
8. Revise que todos los controles de deshielo estén funcionando
adecuadamente.
9. Limpie la superficie del serpentín del evaporador.
10. Limpie la charola de drenado y revise que se tenga el correcto
drenado de la charola y la línea.
11. Cheque la resistencia de la tubería dren para una operación adecuada,
cortarla del tamaño requerido y fijarla adecuadamente.
7.2.2 UNIDADES MOTOCOMPRESORAS (COMPRESORES).
Es recomendable seguir estos pasos cada seis meses:
Apretar todas las conexiones eléctricas.
Checar el desgarre del aislamiento en los cables y alambres de la
instalación eléctrica y las terminales corroídas.
Reemplazar los alambres dañados.
Hacer un cierto chequeo de apriete a todas las conexiones.
Checar todos los componentes eléctricos
Los contactores eléctricos deben ser inspeccionados de cerca para el
desgaste y picado en los puntos de contacto.
Los puntos deben limpiarse y pulirse.
Checar contra cualquier decoloración en los conductores, lo cual
puede indicar una pérdida del material del alambre ó una condición
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de sobrecorriente peligrosa.
Cualquier material extraño que se encuentre en el contactor debe ser
removido.
Inspeccionar el motor del reloj de deshielo. Limpiar los puntos de
contacto y lubricar los engranes del reloj. Asegurarse de que el
mecanismo completo del reloj gira libremente.
7.2.3 CONDENSADORES.
Cada seis meses - o antes si las condiciones locales provocan la obstrucción o
ensuciamiento de los pasos de aire a través de la superficie aletada.-
Efectuar lo siguiente:
1. El serpentín del condensador debe ser limpiado y lavado
2. Limpiar periódicamente con un cepillo, aspiradora agua
presurizada, o una solución jabonosa limpiadora de serpentines
comercial. Si se usa una SOLUCION jabonosa limpiadora, ésta no debe
ser de base ácida. Seguir las instrucciones en la etiqueta del limpiador
adecuado.
3. Checar la operación de los ventiladores del condensador.
4. Checar que cada ventilador gire libremente.
5. Apretar todos los tornillos que sujetan el ventilador.
6. Checar las aspas del ventilador para cualquier señal de
fatiga u otras características de desgaste. Si cualquier desgaste
anormal es observado, cambiar las aspas.
7. Lubricar los motores si es pertinente. (La mayoría de los motores de los
condensadores están permanentemente sellados y no requieren de
lubricación).
8. Reemplazar cualquier motor que este dañado.
CONCLUSIONES
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Las cámaras frigoríficas de carne no son diferentes de otras cámaras
alimentarias, se aplican los mismos principios que se refieren a las
condiciones de higiene de las cámaras frigoríficas y de los edificios en donde
éstas están alojadas.
Todas las cámaras frigoríficas de carne deben funcionar bajo normas dadas a
conocer mediante órdenes del servicio de inspección.
Las precauciones adecuadas deben hacer mínimo el crecimiento y la
contaminación bacteriana, esto significa, el uso de materias primas limpias,
agua y aire limpios, de una manipulación de la carne en condiciones
sanitarias en todos los aspectos, un buen control de temperatura de las
cámaras, y una limpieza escrupulosa entre turnos de trabajo de todas las
superficies en contacto con la carne.
El enfriamiento rápido de la carne, no sólo reduce el tiempo de crecimiento,
sino que también reduce el número de bacterias.
Es un deber del que trata los productos de la carne recomendar al
consumidor normas de preparación adecuadas en las cámaras frigoríficas,
las condiciones sanitarias se reducen a mantener la limpieza y el orden
físicos, evitando la entrada de olores extraños.
Con respecto a las cámaras frigoríficas de carne vacuna, el enfriamiento se
hace por la noche en cámaras con una gran capacidad frigorífica y una gran
circulación de aire, el tiempo de enfriamiento es de 1 día, aunque a veces se
dilata hasta 2 o 3 días más.
La res de vacuno que no se envía el día después de la matanza, debe
mantenerse en cámaras frigoríficas de temperaturas de 1 a 2ºC, con una
circulación mínima de aire para evitar un excesivo cambio de color y una
pérdida de peso importante
Las reses en medias piezas o laterales, se soportan de ganchos suspendidos
de un carrito con una rueda que corre por carriles elevados. Los carritos, en
general, se transportan desde la sala de despiece a las cámaras de
refrigeración mediante cadenas de transporte motorizadas, equipadas con
dedos que engarzan con los carritos, los cuales se distribuyen a continuación
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manualmente por el sistema de carriles de las cámaras de refrigeración y
conservación.
Para el correcto diseño o rediseño de instalaciones de refrigeración es
necesario el conocimiento de los principios básicos de mecánica de los
fluidos, termodinámica y transferencia de calor.
Para la correcta selección de una sustancia refrigerante es necesario tener
en cuenta una valoración económica, de eficiencia energética y medio
ambiental. Se deben proyectar todas las acciones posibles para disminuir la
carga térmica que debe ser capaz de ser eliminada por el sistema de
refrigeración.
No solo basta una correcta selección de la instalación sino se tiene en
cuenta el régimen de operación de la misma así como el mantenimiento.
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ANEXO
Tabla 1: Refrigerantes HFC Hidroflurocarbonados
Tabla 2: Refrigerantes CFC Cloroflurocarbonados
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE ING. AGROINDUSTRIALTabla 3: Refrigerantes HCFC
Tabla 4 : Valores recomendados para el depósito refrigerado de carne
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Tabla 4: Condiciones de almacenamiento del producto
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