El almacenamiento frigorífico tiene como finalidad la conservación de productos en un régimen controlado la temperatura y humedad, por lo que requiere condiciones especiales que permiten mantener la temperatura y humedad requeridas, la evacuación de agua, la ausencia de olores, facilidad de limpieza, resistencia a los cambios de presión, etc.

1. UNAP
Educando mentes, cambiando el
mundo
Refrigeración y congelación de los alimentos
Tema:
Diseño y instalación de una cámara de conservación
de helados de 22 Kw (18920 kcal/hora)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FACULTAD DE CIENCIASAGRARIAS
E. P. Ingeniería Agroindustrial

2. Diseño y Instalación de una cámara de conservación
de helados de 22 Kw (18920 kcal/hora)
Isaac David Quilla Cayllahua

3. Introducción
El almacenamiento frigorífico tiene como finalidad la
conservación de productos en un régimen controlado la
temperatura y humedad, por lo que requiere condiciones
especiales que permiten mantener la temperatura y
humedad requeridas, la evacuación de agua, la ausencia de
olores, facilidad de limpieza, resistencia a los cambios de
presión, etc.
Para conseguir unos resultados óptimos hay que concebir
la cámara para que albergue los productos en las
condiciones técnicas y sanitarias requeridas y al mismo
tiempo economizando al máximo el gasto de la energía.
La temperatura baja interna, crea una gradiente con
relación a la temperatura exterior por lo cual establece un
flujo de calor con la tendencia a eliminar el foco frío
nivelar la temperatura interna con la externa

4. 4.1. Objetivo del estudio
El proceso de congelación rápida debería realizarse de manera que se reduzcan al mínimo los
cambios físicos, bioquímicos y microbiológicos, tomando en cuenta el sistema o proceso de
congelación y su capacidad, la naturaleza del producto (conductividad térmica, grosor, forma,
temperatura inicial) y el volumen de producción.
En general, todas las cámaras de conservación de helados se instalan con todas las medidas de
seguridad y control. Para garantizar la correcta conservación de los helados
Se trata de proyectar una instalación frigorífica
aplicando el sistema directo para una cámara de
conservación de helados, a una temperatura de -
22 °C, los helados a conservar proceden de un
túnel de congelación rápida.
Cámara de conservación
Cuarto de Maquinas

5. Primer requisito de construcción
El primer requisito es contener ese flujo de calor
oponiendo una “valla” a su paso. El recurso es
construir las cámaras con envolturas o paredes
que retarden el paso de calor (paredes, techo y
piso aislado).
Válvula de
Expansión
Compresor
Evaporador condensador
LiquidoLiquido + vapor
Vapor Vapor
Aire
frio
Evaporador
condensador
Muro de concreto Aislante Poliuretano

6. 4.3. Punto de Partida
Temperatura exterior 35°C
Temperatura Interior de la Cámara -22°C
Temperatura entrada helados - 10°C
10 m. de largo.
10 m. de ancho.
4 m. de alto.
Con una superficie de 100 m2.
Un volumen de 400 m3.
Capacidad de almacenamiento de 75000 Kg de
helados.
Los helados se almacenaran mediante palets de
madera, que se estarán colocando en estanterías
situadas en la planta de la cámara.
--------------------------------------
El sistema frigorífico aplicado será el directo, con refrigerante R-
404 A. El funcionamiento de los compresores es de 18 horas al día.
La sala de maquinas se situara lo mas cerca posible de la cámara,
para evitar perdidas de presión en las tuberías, aumentando así el
rendimiento de la instalación.
Se parte de los siguientes datos técnicos.La instalación frigorífica consta de una cámara de:

7. 4.3. Protección del suelo contra el hielo
En las paredes este frio se disipa en el exterior, en el suelo no ocurre esto ya que se encuentra con
una pared prácticamente infinita, en donde este aire frio se va acumulando. Si el terreno es húmedo
se ira formando hielo y la humedad circulara hacia la parte fría donde se convertirá en el hielo
deteriorándose el suelo de la cámara, incluso hasta levantarlo.
Para evitar los problemas anteriores, debemos actuar aportando calor para compensar los aportes fríos.
La cámara de conservación de helados que trabaja a temperatura negativa puede provocar la congelación
del suelo, con el consiguiente deterioro del mismo para evitar este riesgo.
Calentar el suelo de la cámara de conservación .
 Realizar un vacío sanitario.
 Calentar el suelo de hormigón, con resistencia eléctrica que esta dentro del hormigón conectada a una
baja tensión, que regula la temperatura para que el suelo siempre este por encima de 0°C.
 Calentar el suelo por medio de tuberías de polipropileno, instalada en el hormigón por donde circula
agua glicolada caliente procedente de un intercambiador de calor .

8. 4.3. Protección del suelo contra el hielo
Consiste en preparar el suelo con cantos del rio, solera de
hormigón vacío sanitario con bovedillas o tubos de P.V.C. y
encima otra capa de hormigón, barrera antivapor y capa de
aislamiento, a continuación el pavimento de hormigón
armado que forma el piso de la cámara.
En los vacíos que forman las bovedillas o tubos de P.V.C. el
aire circula para evitar la congelación del suelo.
a) Barrera antivapor
b) Material aislante
c) Revestimiento
Muro de concreto Aislante Poliuretano
RevestimientoBarrera Antivapor
Armadura
Hormigón
Protección Perimetal
Junta de Silicona
Aislante Poliuretano
Hormigón
Barrera Antivapor
Cantos del Rio
Bovedilla
Hormigón
Vacío
Suelo
Los tres elementos básicos en las
paredes compuestas de las cámaras son:

9. 4.4. Aislamiento de la cámara
 Conductividad
 Resistencia mecánica
 Grueso
 Impermeabilización(para evitar la
penetración del vapor de agua).
 Se aislara con placas de poliuretano de
densidad 35 a 40 Kg/m3.
 Los poliuretanos que no han sido
tratados son inflamables y muy
peligrosos.
Se tendrá encuentra las características
básicas para la elección de aislamiento.

10. Son todas las aportaciones de calor que por diferentes medios llegan a la cámara, la
suma total de estas aportaciones nos permite calcular el equipo necesario para
mantener la T° en la cámara.
a. la cámara funcionar en verano y invierno por
lo T° max =35 °C, T°min=-5°C y T° suelo de
15°C.
b. Calor especifico de los helados Ce debajo de
la congelación 0.45 Kcal / Kg °C.
c. Tipo de instalación CÁMARA DE
CONSERVACIÓN DE HELADOS
d. T° a seguir en el interior de la cámara de -
22°C
e. Clase de material aislante, PANEL DE
POLIURETANO DE 12 CM CON UN
COEFICIENTE DE K = 0.15Kcal / hm2°C.
Cámara de conservación
Cuarto de Maquinas
T°max =35°C
T°min =-5°CT° Int.= -22 °C
4.5. BALANCE TÉRMICO DE LA INSTALACIÓN

11. f. Calculo del volumen de la cámara de conservación
1 Túnel de 10 m x 10 m x 4 m = Sup. 100𝒎 𝟐, Volumen de 400𝒎 𝟑
calculo de la superficie exterior
Techo 10.24 x 10.24 x 1 = 104.85𝒎 𝟐
Superficie Exterior 10.24 x 4.24 x 4 = 173.64𝒎 𝟐
t total de = 278.52 𝒎 𝟐
Sup. Del Suelo 10.24 x 10.24 x 1 = 104.85 𝒎 𝟐
g. Calculo del aire del exterior de renovación por la puerta de la
cámara 𝑄 = 𝑁 ×
𝑉
𝑉𝑒
× (ℎ 𝑒 − ℎ𝑖)
h. Calculo de la aportación de calor de respiración por las
personas en el interior de la cámara. COMO EL TIEMPO DE
PERMANECÍA SERÁ CORTA NO TENDREMOS EN CUENTA ESTA
PARTIDA
4.24 m
Válvula compensadora
Alarma óptico acústico

12. i. Calculo de la estructura interior de hierro
Q = Kg de estructura o pallets x calor especifico
x(𝒕 𝒆 − 𝒕𝒊)
j. Aportación de calor del ventilador
Q= # de ventiladores x 860 Kcal/Kw x Kw horas de
marcha
k. Calor de la iluminación
Q= 860 Kcal / Kw x Kw de las lámparas x Tiempo de
encendido en horas Estructura de hierro
Ventilador
Puerta corrediza

13. Balance Térmico
Transmicion por paredes y techo
𝑄 = 278.52 𝑚2 × 0.15
𝐾𝑐𝑎𝑙
ℎ 𝑚2 °𝐶
× 35° − −22 °𝐶 × 24
ℎ
𝑑𝑖𝑎
𝑄 = 57152 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Transmicion por el Piso
𝑄 = 104.85 𝑚2 × 0.15
𝐾𝑐𝑎𝑙
ℎ 𝑚2 °𝐶
× 15° − −22 °𝐶 × 24
ℎ
𝑑𝑖𝑎
𝑄 = 13966 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Como margen de seguridad se considera que el helado entra a -10 °C
Transmisión por helados
𝑄 = 10000
𝑘𝑔
𝑑𝑖𝑎
× 0.45
𝐾𝑐𝑎𝑙
𝐾𝑔 °𝐶
× −10° − −22 °𝐶
𝑄 = 54000 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Aire del exterior por renovación (3 cada 24 horas)
𝑄 =
3
𝑑𝑖𝑎
×
400 𝑚3
0.825 𝑚3/𝑘𝑔
× 19
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑔
𝑄 = 27636 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎

14. Transmisión por palets de madera
100 palets x 15 kg x 0.42 kcal /kg °C x 42° =26460 kcal/dia
Total = 179214 kcal/dia
𝑄 =
179214
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑑𝑖𝑎
18
ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝑑𝑖𝑎
𝑄 = 9956
𝐾𝑐𝑎𝑙
𝑑𝑖𝑎
Transmisión ventiladores de los evaporadores
2 evaporadores x 3 ventiladores x 1.1 kw x 860 kcal/kw h = 5676 kcal/dia
Total = 15632 kcal /hora
15632 kcal/hora x 16% de seguridad = 18133 kcal/hora
En la confección del balance térmico no se tenido en cuenta el calor de la iluminación y el
calor aportado por el personal. Por que el tiempo de permanecía será mínima

15. 4.6. SELECCIÓN DEL COMPRESOR
La selección del compresor de la cámara de conservación, se ha realizando seleccionando lo mas
adecuado del catalogo de BITZER siguiendo las indicaciones siguientes :
CATALOGO DE BITZER

17. 4.7. SEPARADOR DE ACEITES
El compresor semi-hermético durante el funcionamiento aspira a -30°C, desplaza una cantidad
importante de aceite , para retener el aceite que sale de los compresores con los gases comprimidos ,
se instalara entre compreso y el condensador de aire forzado un recipiente especial llamado
separador – acumulador de aceite.
Entrada de
Gas
Salida de
Gas al condensador
Salida de aceite

18. 4.8. SELECCIÓN DEL CONDENSADOR EXTERIOR DE AIRE FORZADO
El condensador de aire forzado se eligiera para una temperatura de evaporación de -22 °C, con el fin de
que el condensador sea suficientemente en el caso de perdida de T° en la cámara
Cuarto de Maquina
Condensador

19. 4.9. Capacidad de descarga de la válvula de seguridad
Según la MI IF 009, los recipientes con volumen igual o inferior a 200 𝑑𝑚3se protegerán con una La Válvula de
Seguridad (VdS), disco de rotura o algún elemento de fusión, siempre que actué solamente por la elevad
temperatura producida por causas exteriores al equipo.
La VdS instalada con carácter obligatorio y sus conexiones, tendrán una capacidad de descarga tal que impida una
sobrepresión de un 10% sobe la presión de timbre. Esta condición debe ser complicada por cada una de las VdS
consideradas independientemente.
La capacidad mínima de la VdS de un recipiente que contenga refrigerante liquido se determina por la fórmula:
C = f x D x L
C = Capacidad de evacuación, expresada en kilogramos de aire por hora
D = Diámetro exterior de recipiente, expresado en metros
L = Longitud del recipiente, expresado en metros
F = Factor del refrigerante, que para R-404 A corresponde a 623
La VdS dispondrá del reglamento del precinto de seguridad como garantía de su correcto tarado
La descarga debe hacerse obligatoriamente en el exterior del edificio, en un lugar ventilado y alejado de aberturas
de locales, escapes de fuegos y humos

20. 4.9. Capacidad de descarga de la válvula de seguridad
La tubería de descarga será de la sección necesaria para que no se produzca una sobre presión tal que pueda
anular la acción de la válvula, empleándose a estos efectos la formula:
L = 0,0486
Pt
2
. d2
C2
L = Longitud de descarga de la tuberías en metros
Pt = Presión de tardo (kg/cm2) x 1,1 + 1,033
d = Diámetro interior de la tubería en centímetros
C = Caudal de aire mínimo requerido en la descarga (kg/minuto)
La Válvula de Seguridad (VdS) se instalara sin válvula de paso o seccionamiento que puedan impedir
su libre funcionamiento en cualquier circunstancia

21. 4.10. Selección del evaporador
Se ha elegido un evaporador diseñado para ser utilizado en cámaras de conservación de helados con aletas separadas a
6 mm; para baja temperatura baja descarche.
La batería del evaporador esta construida con aleta corrugada de aluminio y tubo de cobre de 12.7 mm; con la
disposición geométrica de 37.5 mm de largo x 32.5 mm de ancho. Durante la batería se desgrasa y se probara a una
pesian de 30 bar, cada conector de salida lleva una conexión para medir la presión de ½ SAE.
Para realizar la selección del evaporador se tiene en cuenta:
Potencia frigorífica nominal para -20 °C 28340 w
Potencia corregida para -22 °C 25506 w
Temperatura de evaporación -27 °C
Temperatura interior de la cámara -22 °C
Decremento de la temperatura 5 °C
Evaporador 3 ventiladores

22. 4.10. Selección del evaporador
Con los datos indicados, se consulta el catalogo del fabricante y así se hace la selección del evaporador mas adecuado
a las necesidades.
Corresponde un evaporador ECO modelo ICE 98 – 6 para un DT = 5 °C y la temperatura de la cámara -22 °C
Las especificaciones técnica

23. 4.11. Descarche eléctrico
Bandeja
Tubo al desagüe
Evaporador 3 ventiladores
El descarche eléctrico del evaporador se realiza por resistencia eléctrica colocada en el interior de la batería del
evaporador. Dentro de tubos de acero inoxdable. Que al iniciarse el descarche se calientan suministrando calor
necesario para deshacer todo el hielo de la batería.
Cada evaporador también lleva resistencia eléctrica en la bandeja y el tubo de desagüe. Se establece un tiempo
determinado hasta alcanzar la T° de 8 °C y una ves que toda la batería esta limpio de hielo, se establece un tiempo de
escurrido.
un reloj programador de descarche o un microprocesador determina cuando se inicia el descarche. La duración del
mismo. Por tiempo horario o tiempo de real de funcionamiento del compresor, y el tiempo de reposo o escurrido.

24. 4.12. Estudio Termodinámico
El fluido frigorífico aspirado por el compresor en el
punto 1’’, es comprimido hasta el punto 2 y a
continuación se inicia la condensación hasta el punto
3 y se establece un sud enfriamiento por el
intercambiador hasta el punto 5.
El liquido entrado en el punto 5 se dirige a la
válvula de expansión del evaporador hasta el punto
6, un ves efectuad la expansión del liquido
refrigerante, lo gases se dirigen al final del
evaporador punto 1, el recalentamiento de la
válvula 1’, separador del liquido y recorrido de la
tubería hasta la aspiración del compresor en el
punto 1.

25. 4.13. Funcionamiento del circuito frigorífico
 El gas comprimido por el compresor se dirige al
separador de aceites y al condensador exterior
de aire forzado. Donde el refrigerante se enfría
pasando del estado gaseoso al estado liquido,
una vez licuado el refrigerante se almacenan
en el recipiente del liquido.
 El recipiente tiene instalada un válvula de
seguridad contra sobre presiones y tarada a la
presión de 27.5 bar correspondientes al
refrigerante R404A
 el liquido al salir del recipiente, pasa a través
de un filtro deshidratador que efectúa la doble
función de eliminar la humedad del circuito y
las posibles impurezas, de un visor y de un
separador de liquido – intercambiador de
calor, que enfría el liquido en circulación con la
ayuda de los gases fríos aspirador por el
compresor.

26.  Siguiendo la línea del liquido, a la entrada del
evaporador, se instala una válvula
electromagnética y una válvula de expansión
termostática con compensador de presión, un
distribuidor de liquido y el evaporador, donde se
efectúa el cambio de estado del liquido
refrigerante pasando de liquido al vapor o gas.
 la final el evaporador se produce el
recalentamiento del gas, que origina la
modulación de la válvula de expansión y a
continuación se vuelve a calentar el gas debido a la
longitud de la tubería, es precisamente en este
punto donde se inicia la aspiración del compresor
pasando antes por el separador de liquido, el gas
aspirado por el compresor se comprime elevando
su presión y temperatura.
 El tubo de aspiración colocado en el interior del
separador de liquido, dispone de un pequeño
agujero en la parte inferior para asegurar el
retorno de aceite por efecto del Venturi atreves
del propio tubo de aspiración hasta el compresor.

27.  El aceite separado se envía directamente al
Carter del compresor .
 El descarche se efectúa por medio de
resistencia eléctricas instaladas en el
evaporador, por lo tanto durante el tiempo de
descarche el compresor debe permanecer
parado.
 En el estudio termodinámico, se relaciona todo
los parámetros que intervienen para el
correcto funcionamiento del sistema.
Circuito frigorífico

28. 4.14. Refrigerante

30. 4.15. Relación de Maquinas

31. 4.16. Calculo de la Tuberías de Refrigeración
 El calculo del diámetro de las tuberías se realizara mediante el uso de las diagramas, done se diferencia si
el flujo es turbulento o laminar, el factor que lo determina es el numero de Reynols.
El numero de Reynols es un número adimensional 𝑅 𝑒 =
𝑉 ∙ 𝐷 ∙ 𝑝
𝑢

32. Resultados según el
diagrama
Línea de
liquido
7/8” Cu
caída de
presión
0.12 kPa/m
Línea de
aspiración
7/8” Cu
caída de
presión
0.10 kPa/m
Línea de
compresión
7/8” Cu
caída de
presión
0.40 kPa/m

33. 4.17. Aislamiento de la Tubería
 En las cámaras de congelación, debe de tenerse en cuenta la perdida de calor por hora y metro lineal de
las diferentes tuberías se aplica la formula siguiente.
 Toda las tuberías de la instalación llevaran un
aislamiento térmico con el grueso
correspondiente para temperaturas inferiores al
ambiente.
Q = k ∙ 𝐿 ∙ (𝑡𝑖 − 𝑡 𝑎)

34. 4.18. Sala de Maquinas
De a cuerdo a las instrucciones de la MI IF 007, al diseñar una sala de maquinas, debe tenerse en cuenta la
comunicación con el resto de las edificaciones, ventilación con aire forzado, la ubicaciones de las dos unidades
semiherméticas y toda las maquinas para un correcto funcionamiento.
Las dimensiones de la sala serán : 6 m de largo x 3 m de ancho x 3 m de altura.
La sala de maquinas los medios de ventilación de cara al exterior y serán de tipo forzado, de capacidad
suficiente de acuerdo al refrigerante.

35. CIRCUITO ELÉCTRICO FORZADO

37. CIRCUITO ELÉCTRICO DE MANIOBRA 1

38. CIRCUITO ELÉCTRICO DE MANIOBRA 2

39. BORNERO

40. RELACIÓN DE LÍNEAS ELÉCTRICAS

41. SINÓPTICO

42. 4.19. Puesta en Servicio de los Equipos

43. 4.20. Puesta en Marcha y Regulación de la instalación
4.21. Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas
Al tratarse de una instalación frigorífica, donde se mantiene unas condiciones especiales de baja temperatura
debe de cumplir todo lo especificado en el reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas.
Según las MI IF.
Una vez efectuada la instalación frigorífica y después de revisar todo los elementos instaladas estén en perfectos
condiciones de funciones.
Se carga el refrigerante R-404ª en la fase liquida. En la fase liquida. Se pondrá en marcha la resistencia calefactora
del aceite del aceite del aceite, se carga la cámara con una carga inicial de helados y la primera vez se pondrá la
puerta entreabierta de 10 cm y se pondrá en marcha los compresores. Comprobar el correcto funcionamiento de
todo el circuito frigorífico.

44. 4.22. Mantenimiento preventivo y correctivo
Son toda las operaciones que deben de relazarse al equipo de conservación de helados concierta periodicidad
para evitar posibles averías en el funcionamiento. Para mantener las características funcionales de la instalación
y conseguir la máxima eficiencia. Es preciso realizar un manteniendo preventivo y correctivo.

45. 4.23. Anomalías de funcionamiento

48. 4.24. Planta cámara de conservación de Helados -22 °C

51. AGROINDUSTRIAL
INGENIERÍAUNIVERSIDAD NACIONAL
DEL ALTIPLANO