ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS              UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID                DEPARTAMENT...
ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍF...
LEGISLACIÓN• REGLAMENTO      Real Decreto 3099/1977, de 8 de septiembre, por el que se aprueba el Reglamento de       Seg...
LEGISLACIÓN•   REGLAMENTACIÓN RELATIVA A INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS.        ITC-MI-IF-001: Terminología      ...
LEGISLACIÓN      ITC-MI-IF-013: Instalaciones y conservadores frigoristas autorizados.      ITC-MI-IF-014: Dictamen sobr...
ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍF...
INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICOEL SECTOR CÁRNICO EN EUROPA:    Unión Europea en 2001 (toneladas )             ...
INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICOEL SECTOR CÁRNICO EN ESPAÑA:   Clasificación en función de la actividad que se...
INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO     Número de industrias cárnicas por Comunidades Autónomas.                 ...
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EL FRÍO EN LA CARNEREFRIGERACIÓN DE LA CARNE:        La carne tiene: actividad enzimática endógena + actividad proteolític...
EL FRÍO EN LA CARNE                                   Flora microbiana : bacterias psicrotrofas                           ...
ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍF...
INSTALACIÓN FRIGORÍFICA           CURVAS TEÓRICAS DE REFRIGERACIÓN DE LAS CANALES DE VACUNO                               ...
PLANTA GENERAL
INSTALACIÓN FRIGORÍFICAREFRIGERACIÓN RÁPIDA: Tiempo de semienfriamiento : 8 horas           3 etapas         3 cámaras:   ...
INSTALACIÓN FRIGORÍFICA       Cámara 2: Temperatura de las canales a la entrada: 27ºC                 Temperatura de las c...
INSTALACIÓN FRIGORÍFICA       Cámara 3: Temperatura de las canales a la entrada: 10ºC                 Temperatura de las c...
PLANTA GENERAL
CÁMARAS FRIGORIFICAS: PlantaCÁMARA 3        CÁMARA 2            CÁMARA 1
CÁMARAS FRIGORIFICAS: Secciones                             2PLANTA                   1                               1’SE...
INSTALACIÓN FRIGORÍFICA    MATERIAL AISLANTE: Poliestireno extrusionado:                                Coeficiente de co...
ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍF...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASCarga térmica: cantidad de calor que debe ser extraído durante una unidad de tiempo, para compen...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ1 CALOR A TRAVÉS DE CERRAMIENTOS (paredes y techos)                                           Q...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS  Q2 RENOVACIÓN DEL AIRE POR APERTURA DE PUERTAS                          CONDICIONES INTERNAS Y...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS       Q2 = N * V * 𝚫i                             Q2 = Q2s + Q2l                         Q2l = ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ3 CARGAS TÉRMICAS DEBIDAS A LA REFRIGERACIÓN DEL PRODUCTO                                      ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ6 CALOR CEDIDO POR LAS PERSONAS EN EL ESPACIO REFRIGERADO           Q6 = Q6s + Q6l             ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ7 CALOR CEDIDO POR LA ILUMINACIÓN EN EL ESPACIO REFRIGERADO                                  Q7...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ8 DESESCARCHE DE LOS EVAPORADORES    Merma de la carga diaria:    mR = % de mermas en refrigera...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS       Desecación y Condensación:                      Desecación: mide la pérdida de humedad. ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS     Desecación : ΔX                                                       Xi                  X...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS     Coeficiente de Recirculación:        CR = mh / c *tIF         mh (Kg/d) = masa total de hie...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Calor de desescarche de evaporadores:       Cámara 1:                         Hielo a          ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS                        QE = 40-60% QH :        QP = 0,2*(QE+QH)        :        Q8 = Q8s = QE +...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ9 EQUIVALENTE TÉRMICO DEL TRABAJO DE LOS VENTILADORES                                          ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS     Cámara 2:                                                         dp (Kpa)                 ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASCÁLCULO TOTAL DE NECESIDADES POR CÁMARA    Cámara 1:                                        Qis ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS     Cámara 3:                                                      Qis                      Qil...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASCARGA TOTAL (CÁMARA 1 + CÁMARA 2 + CÁMARA3)                                                     ...
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS                                          CARGA TÉRMICA TOTAL             TRAMO          mínima ...
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ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICOInfluencia de dos tipos distintos de refrigerante:   404-A              Dos sistemas distin...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO Cálculo termodinámico:     (1) A-404                          Intercambiador liquido-vapor...
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ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO          CÁMARA 3    P (bar)                                             -3 °C            ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO (2) R-717                    Intercambiador liquido-vapor                    Fluido refrig...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO        CÁMARA 1                   P (bar)                               -6 °C             ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO          CÁMARA 2    P (bar)                                        -3 °C                 ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO          CÁMARA 3    P (bar)                                         -3 °C                ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO                                         Refrigerante 404-A                      Refrigeran...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICOCálculo termodinámico: (3) R-717                         Intercambiador liquido-vapor      ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO      CÁMARA 1, 2 Y 3   P (bar)                                          -3 °C             ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO     mc = m1 + m2 + m3 = 686,27 + 1583,07 + 495,04 = 2764,38 Kg/h     mc * ia = 2764,8 * ia...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICOTABLA RESUMEN:                                        Refrigerante                         ...
ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO    •Evaporador Múltiple:                                                             R-717...
ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍF...
ELECCIÓN DE EQUIPOS    Fluido refrigerante : R-404            Evaporadores            Compresores          Condensadores  ...
ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 2   Q1 = 1722022,14 KJ/h = 478339,4833 W   478339,4833/8 = 59792 W   8 evaporadores de 25800 W c...
ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 3                                                                  8 evaporadores de 25800 W cad...
ELECCIÓN DE EQUIPOS   COMPRESORESCÁMARA 1     Wt = 44,6 KW   1 compresor
ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 2                      1 compresor             Wt = 101,44 KW
ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 3               Wt = 31,56 KW   1 compresor
ELECCIÓN DE EQUIPOS    CONDENSADORESCÁMARA 1                                   1 condensador           Q2 = 876915,8 KJ/h ...
ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 2       Tipo Helicoidal: Q2 = 2022846,846 KJ/h = 561901,9 W   Tipo Helicoidal compacto: Q2 = 202...
ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 3           Tipo Helicoidal Q2 = 2022846,846 KJ/h = 561901,9 W   Tipo Helicoidal Compacto Q2 = 6...
ELECCIÓN DE EQUIPOS           Condensadores Helicoilades:   Condensadores Helicoilades Compactos:
ELECCIÓN DE EQUIPOSTABLA RESÚMEN DE APARATOS:                                  EVAPORADOR            COMPRESOR          CO...
ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍF...
BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA         López Vázquez, R. y Casp Vanaclocha, A. ; Tecnología de Mataderos"; 2004; Ediciones Mundi...
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CALCULO DE LA INSTALACION FRIGORÍFICA DE UN MATADERO

  1. 1. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS PROYECTO FÍN DE CARRERA “DISEÑO, CÁLCULO Y CONSTRUCCIÓN DE UN MATADERO PARA EL SACRIFICIO DE 300 CABEZAS DE GANADO VACUNO/DIA SITUADO EN LA LOCALIDAD DE SOCUÉLLAMOS (CIUDAD REAL)” Anexo IV – Instalación Frigorífica I Jaime Fisac Pongilioni Madrid, Marzo de 2008
  2. 2. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  3. 3. LEGISLACIÓN• REGLAMENTO  Real Decreto 3099/1977, de 8 de septiembre, por el que se aprueba el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.  Orden de 24 de Enero de 1978 por el que se aprueban las instrucciones complementarias denominadas Instrucciones Mi Fi con arreglo a lo dispuesto en el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.  Real Decreto 394/1979 de 2 de Febrero por el que se modifica el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.  Real Decreto 754/1981 de 13 de Marzo por el que se modifican los artículos 28, 29 y 30 del Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas.
  4. 4. LEGISLACIÓN• REGLAMENTACIÓN RELATIVA A INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS. ITC-MI-IF-001: Terminología ITC-MI-IF-002: Clasificación de los Refrigerantes. ITC-MI-IF-003: Clasificación de los Sistemas de Refrigeración. ITC-MI-IF-004: Utilización de los diferentes refrigerantes. ITC-MI-IF-005: Materiales empleados en la construcción de equipos frigoríficos. ITC-MI-IF-006: Máquinas frigoríficas y accesorios. ITC-MI-IF-007: Sala de máquinas. ITC-MI-IF-008: Focos de calor. ITC-MI-IF-009: Protección de las instalaciones frente a sobrepresiones. IT-CMI-IF-010: Estanqueidad de los elementos de un equipo frigoríficos. ITC-MI-IF-011: Cámaras de atmósfera artificial. ITC-MI-IF-012: Instalaciones eléctricas.
  5. 5. LEGISLACIÓN ITC-MI-IF-013: Instalaciones y conservadores frigoristas autorizados. ITC-MI-IF-014: Dictamen sobre seguridad de plantas e instalaciones frigoríficas. ITC-MI-IF-015: Inspecciones periódicas. ITC-MI-IF-016: Medidas de protección personal y de prevención contra incendios. ITC-MI-IF-017: Símbolos a utilizar en esquemas de elementos de equipos frigoríficos.
  6. 6. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  7. 7. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICOEL SECTOR CÁRNICO EN EUROPA: Unión Europea en 2001 (toneladas ) MAYOR MENOR España Francia Dinamarca Productores de carne de vacuno 642.033 1.566.000 153.400 Alemania Dinamarca Exportadores de carne de vacuno 116.662 609.975 89.823 Reino Unido Bélgica-Luxemburgo Importadores de carne de vacuno 66.009 403.683 46.650 Fuente: FAOSTAT.
  8. 8. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICOEL SECTOR CÁRNICO EN ESPAÑA:  Clasificación en función de la actividad que se desarrolla. ACTIVIDAD Nº DE ESTABLECIMIENTOS Número de mataderos (excluidos los de excepción permanente) 589 Número de almacenes frigoríficos 2155 Número de salas de despiece 1938 Número de industrias de elaboración 4847 Número medio de empleados/empresa 11 Fuente: Ministerio de Sanidad y Consumo (MISACO) – Febrero de 2004.  Número de empresas a nivel nacional por actividad principal. TOTAL 1 Industria de productos alimenticios y bebidas 31.847 2 Fabricación de otros productos alimenticios 15.129 3 Elaboración de bebidas 5.151 4 Industria cárnica 4.469 5 Industrias lácteas 1.643 6 Fabricación de grasas y aceites (vegetales y animales) 1.579 7 Preparación y conservación de frutas y hortalizas 1.382 8 Fabricación de productos para la alimentación animal 911 9 Elaboración y conservación de pescados y productos a base de pescado 808 10 Fabricación de productos de molinería, almidones y productos amiláceos 775 Fuente: Directorio central de empresas (DIRCE) año 2006
  9. 9. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO  Número de industrias cárnicas por Comunidades Autónomas. NÚMERO 1 Castilla y León 833 2 Cataluña 740 3 Andalucía 695 4 Castilla La Mancha 287 5 Comunidad Valenciana 286 6 Madrid (Comunidad de) 285 7 Extremadura 268 8 Galicia 194 9 Aragón 156 10 Murcia (Región de) 137 11 País Vasco 134 12 Asturias (Principado de) 103 13 La Rioja 95 14 Navarra (Comunidad Foral de) 86 15 Islas Baleares 77 16 Canarias 56 17 Cantabria 36 18 Ceuta y Melilla 1 Fuente: Directorio central de empresas (DIRCE) año 2006
  10. 10. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  11. 11. EL FRÍO EN LA CARNEREFRIGERACIÓN DE LA CARNE: La carne tiene: actividad enzimática endógena + actividad proteolítica (maduración del músculo en carne). Composición de la carne: proteínas, lípidos, agua favorecer el crecimiento microbiano Actividad enzimática Procesos que dependen directamente de la Tª Crecimiento microbiano Evitar el crecimiento microbiano de dos maneras: 1) bajando la temperatura de la canal tras el faenado. 2) enfriando la canal a Tª superior a la Tª congelaciónTRANSFORMACIÓN POST MORTEM: Se producen transformaciones tras el sacrificio del animal (reacciones a velocidad en f de Tª). Acortamiento por frio: Tª de la canal en pre-rigor < 10-15 ºCMODIFICACIONES DURANTE LA REFRIGERACIÓN: (A) Modificaciones Físicas: - pérdida de peso (mermas en la refrigeración) - deshidratación superficial. (B) Modificaciones producidas por microorganismos: - Superficie de la canal caliente y húmeda  enfriamiento  canal fría Microorganismo psicrotrofo - Superficie parcialmente desecada microorganismo tolerantes de baja actividad de agua. - pH de la canal tras la refrigeración : 5,8
  12. 12. EL FRÍO EN LA CARNE Flora microbiana : bacterias psicrotrofas levaduras. mohos. Velocidad de crecimiento de los microorganismos en función de: - pH final de la carne - Tª de la carne - aw superficial  en función de la humedad durante la refrigeración : HR Velocidad crecimiento HR Pérdida de peso Deshidratación superficial(C) Enranciamiento oxidativo: Proceso químico autocatalítico que afecta a los ácidos grasos insaturados ( esterificados y libres)(D) Cambios en la coloración de la carne
  13. 13. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  14. 14. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA CURVAS TEÓRICAS DE REFRIGERACIÓN DE LAS CANALES DE VACUNO ( Rosset, R., 1979) Temperatura (ºC) 40 “ESTACIONAMIENTO LIMITADO” putrefacción C “PASO PROHIBIDO” contractura por el B frío A 4 8 12 20 32 Tiempo (horas) A: Refrigeración ultra-rápida (tiempo de semienfriamiento: 4 horas) : RIESGO DE CONTRACTURA POR EL FRÍO B: Refrigeración rápida (tiempo de semienfriamiento: 8 horas) : NINGÚN RIESGO C: Refrigeración lenta (tiempo de semienfriamiento: 20 horas): RIESGO DE PUTREFACCIÓN
  15. 15. PLANTA GENERAL
  16. 16. INSTALACIÓN FRIGORÍFICAREFRIGERACIÓN RÁPIDA: Tiempo de semienfriamiento : 8 horas 3 etapas 3 cámaras: Cámara 1: Temperatura de las canales a la entrada: 37ºC Tiempo de permanencia de las canales en la cámara: 2 horas 45 minutos Temperatura de las canales a la salida: 27ºC Raíl aéreo mecanizado con velocidad de desplazamiento :45 animales/hora Dimensiones de la cámara: • Largo: 24 m. • Ancho:20 m. • Alto:5.5 m. Temperatura interior: -2 a -4 ºC. Raíles aéreos: Temperatura exterior a la cámara: • Número de raíles: 10 • Separación entre raíles: 2m. pared norte: 10 ºC. • Separación entre el raíl y la pared… pared sur: 10 ºC. pared este: 10 ºC. … norte: 1 m. pared oeste: 10 ºC. … sur: 2 m. … este: 1 m. Humedad Relativa interior: 90% … oeste: 1 m.
  17. 17. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA Cámara 2: Temperatura de las canales a la entrada: 27ºC Temperatura de las canales a la salida: 10ºC Tiempo de permanencia de las canales en la cámara: 16 horas Dimensiones de la cámara: • Largo: 21,5 m. • Ancho:20 m. • Alto:5,5 m. Raíles aéreos: • Número de raíles: 18 • Separación entre raíles: 1,1 m. • Separación entre el raíl y la pared… … norte: 0,875 m. … sur: 0,875 m. … este: 1,4 m. … oeste: 1,4 m. Temperatura interior: 1ºC. Temperatura exterior a la cámara: pared norte: 10 ºC. pared sur: 10 ºC. pared este: 10 ºC. pared oeste: 10 ºC. Humedad Relativa interior: 90 - 95%
  18. 18. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA Cámara 3: Temperatura de las canales a la entrada: 10ºC Temperatura de las canales a la salida: 7ºC Tiempo de permanencia de las canales en la cámara: > 16 horas Dimensiones de la cámara: • Largo: 21,5 m. • Ancho:20 m. • Alto:5,5 m. Raíles aéreos: • Número de raíles: 18 • Separación entre raíles: 1,1 m. • Separación entre el raíl y la pared… … norte: 0,875 m. … sur: 0,875 m. … este: 1,4 m. … oeste: 1,4 m. Temperatura interior: 1ºC. Temperatura exterior a la cámara: pared norte: 10 ºC. pared sur: 10 ºC. pared este: 10 ºC. pared oeste: 10 ºC. Humedad Relativa interior: 90 – 95 %
  19. 19. PLANTA GENERAL
  20. 20. CÁMARAS FRIGORIFICAS: PlantaCÁMARA 3 CÁMARA 2 CÁMARA 1
  21. 21. CÁMARAS FRIGORIFICAS: Secciones 2PLANTA 1 1’SECCIONES 2’1 1’1’ 12 2’ CÁMARA 1 CÁMARA 2 CÁMARA 3
  22. 22. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA MATERIAL AISLANTE: Poliestireno extrusionado:  Coeficiente de conductividad: 𝛌 = 0,032 (W/m*°C) = 1,17 *10-4 ( W/m*K)  Densidad aparente: 𝛒a = 33 (Kg/m3) Espesor de pared (homogénea): e = 𝛌 * (ΔT/ρrefrigeración)  ρrefrigeración = 8~9 ESPESOR COMERCIAL DEL AISLANTE (m) PARED CÁMARA 1 CÁMARA 2 CÁMARA 3 Norte 0,04 0,04 0,04 Sur 0,04 0,04 0,04 Este 0,04 0,04 0,04 Oeste 0,04 0,04 0,04 Techo 0,04 0,04 0,04 Suelo 0,04 0,04 0,04
  23. 23. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  24. 24. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASCarga térmica: cantidad de calor que debe ser extraído durante una unidad de tiempo, para compensar la cantidad decalor que entra o se desarrolla en su interior.El calor tiene distintos orígenes:  CALOR A TRAVÉS DE CERRAMIENTOS (paredes y techos) : Q1  RENOVACIÓN DEL AIRE POR APERTURA DE PUERTAS: Q2  CARGAS TÉRMICAS DEBIDAS A LA REFRIGERACIÓN DEL PRODUCTO: Q3  CALOR CEDIDO POR LAS PERSONAS EN EL ESPACIO REFRIGERADO: Q6  CALOR CEDIDO POR LA ILUMINACIÓN DEL ESPACIO REFRIGERADO: Q7  DESESCARCHE DE LOS EVAPORADORES: Q8  EQUIVALENTE TÉRMICO DEL TRABAJO DE LOS VENTILADORES: Q9
  25. 25. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ1 CALOR A TRAVÉS DE CERRAMIENTOS (paredes y techos) Q1 = S * Ø = S * K * 𝚫T •Q1 (KJ/h) = calor que se produce a través de los cerramientos. Es calor sensible. •S (m2) = superficie total. •Ø (W/m2) = flujo de calor. Ø real (W/m2) = (λ * ΔT ) / e comercial elegida (m) •λ (KJ/h*m2) = coeficiente de transmisión de calor. •𝚫T (°C) = diferencia de temperaturas de proyecto corregidas (=Tp – Tpc). •Temperatura de proyecto = 0,6 * Tª máx. + 0,4 * T media de ese mes Q1 (W) REFRIGERACIÓN RÁPIDA (cámara 1) 12872,25 REFRIGERACIÓN ( Cámara 2) 7773,8 REFRIGERACIÓN (Cámara 3) 9102,6 TOTAL 29748,65
  26. 26. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Q2 RENOVACIÓN DEL AIRE POR APERTURA DE PUERTAS CONDICIONES INTERNAS Y EXTERNAS A LA CÁMARA Aire interior: Diagrama de Carrier. i i = 8,6 KJ/Kg a.s. = 11,05 KJ/m3. Kg a / Kg a.s. 100% Tª = -3°C. Vi = 0,778 90% vi = 0,778 m3/Kg a.s. Ve = 0,810 HR = 90% ie = 26,25 85% xi = 0,00333 Kg agua/Kg a.s. = 4,284 g/m3. ii = 8,6 REFRIGERACIÓN RÁPIDA Cámara 1 Aire exterior: i e = 26,25 KJ/Kg a.s. = 32,4 KJ/m3. 0,0064 Tª = 10°C. 0,00333 ve = 0,810 m3/Kg a.s. HR = 85% xe= 0,0064 Kg agua/Kg a.s. = 7,9 g/m3. Tª (°C) -3 10 Aire interior: Diagrama de Carrier. Kg a / Kg a.s. ii = 10,5 KJ/Kg a.s. = 13,53 KJ/m3. 100% Tª = 1°C. Vi = 0,776 93% Ve = 0,810 vi = 0,776 m3/Kg a.s. 85% HR = 93% ie = 26,25 ii = 10,5 xi = 0,0037 Kg agua/Kg a.s. = 4,768 g/m3. REFRIGERACIÓN Cámaras 2 y 3 Aire exterior: ie = 26,25 KJ/Kg a.s. = 32,4 KJ/m3. 0,0064 0,00337 Tª = 10°C. ve = 0,810 m3/Kg a.s. HR = 85% Tª (°C) 1 10 xe= 0,0064 Kg agua/Kg a.s. = 7,9 g/m3.Elaboración propia
  27. 27. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Q2 = N * V * 𝚫i Q2 = Q2s + Q2l Q2l = N * V * rae *𝚫x •N = número de renovaciones diarias. •V (m3)= volumen de la cámara. •𝚫i (KJ/m3)= variación de entalpía interior y exterior. •Q2s (KJ/d) = calor sensible. •Q2l (KJ/d)= calor latente. •rae (KJ/Kg)= calor latente de vaporización del agua •𝚫x (Kg a/Kg a.s.)= variación de humedad aire interior – exterior. Q2 (W) Q2l (W) Q2s (W) REFRIGERACIÓN RÁPIDA 1094,401 463,3904 631,0106 (cámara 1) REFRIGERACIÓN (cámara 2) 883,253594 366,501094 516,7525 REFRIGERACIÓN (cámara 3) 883,253594 366,501094 516,7525 TOTAL 2860,90819 1196,39259 1664,5156
  28. 28. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ3 CARGAS TÉRMICAS DEBIDAS A LA REFRIGERACIÓN DEL PRODUCTO Q3 = M * cpw * 𝚫T •Q3 (KW) = potencia térmica debida al enfriamiento. •M (Kg/h) = masa de producto a enfriar/conservar. •cpw (KJ/Kg*K) = calor específico del producto. •𝚫T (ºC) = salto de temperatura. •Calor específico de la carne de vacuno: 2,97 KJ/Kg*K 300 Kg/animal * 300 animales = 90000 Kg Q3 c1 = M * ΔT * cpw = 45 animales/h * 300 Kg/animal * (40-32) ºC * 2,97 = 320760 KJ/h = 320760 KJ/h * 20 h/d = 6415200 KJ/d Q3 c2 = M * ΔT * cpw = 45 animales/h * 300 Kg/animal * (32 -10) ºC * 2,97 = 882090 KJ/h = 882090 KJ/h * 18 h/d = 15877620 KJ/d Q3 c3 = M * ΔT * cpw = 45 animales/h * 300 Kg/animal * (10 - 7) ºC * 2,97 = 33412,5 KJ/h = 33412,5 KJ/h * 18h/d = 601425 KJ/d Q3 TOTAL = 320760 + 882090 + 33412,5 = 1236262,5 KJ/h = 1236262,5 KJ/h * 1000J/KJ * 1h/60min * 1min/60s = 343406,25 W
  29. 29. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ6 CALOR CEDIDO POR LAS PERSONAS EN EL ESPACIO REFRIGERADO Q6 = Q6s + Q6l Q6s = 3,6 * Np * Fp * T Q6l = Np * rp * T * x •Q6 (W) = calor total cedido por las personas. •Q6s (W) = calor sensible. •Q6l (W) = calor latente. •Np = número de operarios. •Fp = esfuerzo unitario: W=270 – 6t. •T (h/d) = tiempo de permanencia del operario en la cámara. •x (Kg/d*persona) = transpiración del personal. •rp (KJ/Kg) = calor latente de vaporización del agua Np Fp T x rp Q6s (W) Q6l (W) CÁMARA 1 1 3 0,3 2.851,2 2.250 CÁMARA 2 3 264 7 0,3 2.500 19958,4 15750 CÁMARA 3 3 7 0,3 19958,4 15750 SUBTOTAL 42768 33750 TOTAL 76518
  30. 30. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ7 CALOR CEDIDO POR LA ILUMINACIÓN EN EL ESPACIO REFRIGERADO Q7 = 3,6 * P * T = 3,6 * p * S * T •Q7 (W) = calor por iluminación. •P (W) = Potencia total iluminación. •p (W/m2) = potencia unitaria de iluminación. •S (m2) = superficie de la cámara. •T (h/d) = tiempo de iluminación p (W/m2) S (m2) P (W) T (horas/día) Q7 (W) CÁMARA 1 5 480 2.400 3 25.920 CÁMARA 2 5 430 2.150 5 38.700 CÁMARA 3 5 430 2.150 5 38.700 TOTAL 103.320
  31. 31. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ8 DESESCARCHE DE LOS EVAPORADORES Merma de la carga diaria: mR = % de mermas en refrigeración * M mR = 4% * 90.000 = 3675 Kg/d Cámara 1: mR c1 = 75% * 3675 = 2756,25 Kg/d Cámara 2: mR c2 = 25% * 3675 = 918,75 Kg/d mC = % de mermas en conservación * M Cámara 3 : mC = mC c3 = 0,14% * 90.000 = 122,5 Kg/d Agua condensada del aire: w (g) = N * V * rae * 𝚫x w (g) = 16.682 + 13.190 + 13.190 = 43.062 g = 43,062 Kg Total masa de hielo: mH = m R + m C + w mh (Kg/d) = 3675 + 122,5 + 43,062 = 3840,56 (Kg/d) Peso del aire: m0 = Vc / Vi Vc (m3) = volumen de la cámara. Vi (m3/Kg) = volumen específico del aire. a 1ºC: Vi = 0,776 m3/Kg. a -3ºC: Vi = 0,778 m3/Kg. mo (Kg) = 3393,31 + 3047,68 + 3047,68
  32. 32. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Desecación y Condensación: Desecación: mide la pérdida de humedad. Condensación: es el resultado de la reducción de temperatura causada por la eliminación del calor latente de evaporación. CONDICIONES EN EL INTERIOR DE LAS CÁMARAS Diagrama de Carrier. X (Kg a / Kg a.s.) HR (%) Tªe= -6°C CÁMARA 1 90 X-3,5=0,0029 Δth = 5°C X-6=0,00215 X-8,5=0,0019 Tª (ºC) -8,5 -6 -3,5 Tª cámara= -3°C Δth = 5°C ΔTª=5ºC ΔX = 1 * 10-3 Kg a / Kg a.s. Diagrama de Carrier. HR (%) X (Kg a / Kg a.s.) Tªe= -3°C CÁMARA 2 y 3 93 Δth = 4,5°C X-0,75=0,0036 X-0,75=0,00285 X-5,25=0,0025 Tª (ºC) -5,25 -3 -0,75 Δth = 4,5°C Tª cámara= 1°C ΔTª=4,5ºC ΔX = 1,1 * 10-3 Kg a / Kg a.s.
  33. 33. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Desecación : ΔX Xi Xs ΔX (Kg a / Kg a.s.) (Kg a / Kg a.s.) (Kg a / Kg a.s.) CÁMARA 1 X-8,5 = 0,0019 X-3,5 = 0,0029 ΔX = 1 * 10-3 CÁMARAS 2 y 3 X-5,25 = 0,0019 X-0,75 = 0,0036 ΔX =1,1 * 10-3 Condensación: C = m0 * ΔXE c (Kg) = agua condensada. m0 (Kg) = masa de aire. 𝚫xE (Kg a/Kg a.s.) = diferencial de humedad. C (Kg) = 3,39 + 3,35 + 3,35 = 10,09
  34. 34. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Coeficiente de Recirculación: CR = mh / c *tIF mh (Kg/d) = masa total de hielo. c (Kg) = condensación. tIF = tiempo de funcionamiento. Para cámaras de Tª < 0°C : tIF = 18 ~ 20 h. Para cámaras de Tª > 0°C : tIF = 16 ~ 18 h. •Cámara 1: CR = 1854,82/3,39 * 20 = 27,36 recirc/d •Cámaras 2 y 3: CR = 1850,69/3,35 * 18 = 30,69 recirc/d •mh (Kg) = masa de hielo. QH = mh * (cph * 𝚫th + rh + cpw * 𝚫tw) •cph = calor sensible del hielo. •cpw= calor sensible del agua. •𝚫th (°C) = diferencial de temperatura por debajo de 0°C. •rh = calor latente de fusión del hielo (KJ/Kg). •𝚫tw (C) = temperatura de desescarche. CÁMARA 1 CÁMARA 2 CÁMARA 3 mRc1 + wc1 mRc2 + wc2 mCc3 + wc3 mh 2756,25 + 16,682 = 918,75 + 13,190 = 122,5 + 13,19 = 2772,93 Kg/d 931,94 Kg/d 135,69 Kg/d
  35. 35. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Calor de desescarche de evaporadores: Cámara 1: Hielo a Hielo a Agua a Agua a 3ºC -6ºC 0ºC 0ºC qsh ql qsch te qsh mh*cph*Δth 2772,93*2,1*6 34938,918 KJ/d 485,26 W ql mh*Lf 2772,93*334 926158,62 KJ/d 12863,31 W qsch mh*cpw*Δtw 2772,93*4,18*3 34772,54 KJ/d 482,96 W Cámara 2: Hielo a Hielo a Agua a Agua a 3ºC -3ºC 0ºC 0ºC qsh ql qsch te qsh mh*cph*Δth 931,94*2,1*3 5871,22 KJ/d 90,6 W ql mh*Lf 931,94*334 311267,96 KJ/d 4803,52 W qsch mh*cpw*Δtw 931,94*4,18*3 11686,53 KJ/d 180,35 W Cámara 3: Hielo a Hielo a Agua a Agua a 3ºC -3ºC 0ºC 0ºC qsh ql qsch te qsh mh*cph*Δth 135,69*2,1*3 854,85 KJ/d 13,19 W ql mh*Lf 135,69*334 45320,46 KJ/d 699,39 W qsch mh*cpw*Δtw 135,69*4,18*3 1701,43 KJ/d 26,25 W
  36. 36. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS QE = 40-60% QH : QP = 0,2*(QE+QH) : Q8 = Q8s = QE + QP CÁMARA 1 CÁMARA 2 CÁMARA 3 % 50 50 50 QH (KJ/d) 995870,078 328825,71 47876,74 QE (KJ/d) 497935,039 164412,85 23938,37 QP (KJ/d) 298761,02 98647,712 14363,02 Q8 (KJ/d) 796696,06 263060,56 38301,39 Q8(W) 11065,22 4059,57 591,07 Q8 TOTAL 15715,86 W QE : calor que almacena la estructura metálica del evaporador. QP : calor irradiado al interior de la cámara. QH : calor de fusión del hielo. Potencia necesaria para fundir el hielo: Nd = (1,5 * QH)/[ tD * 3.600 * (η/100)] QH (KJ/d) tD(h) = tiempo de desescarche. (4 horas) η(%) = rendimiento. Nd (kW) = potencia para fundir el hielo. CÁMARA 1 CÁMARA 2 CÁMARA 3 QH (KJ/d) 995870,078 328825,71 47876,74 tD (h) 4 4 4 η (%) 80 80 80 ND (KW) 130,06 42,81 6,23 TOTAL 179,1 KW
  37. 37. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASQ9 EQUIVALENTE TÉRMICO DEL TRABAJO DE LOS VENTILADORES Q9e (KJ/d) = % * Qs ∑Qi = Qs + Q9e Cálculo del calor por ventiladores: Vv = (1+pv)/100 * ∑Qis CR = Vv / V Nv = 0,283 * Vv * (dp/ ηv ) Cámara 1: dp (Kpa) Vol. Cámara(m3) ηv (%) preenfriamiento horas/dia Qs (KJ/d) % % 2640 0,65 0,55 20 10128338 0,28376531 28,37653064 KJ/h ηv : rendimiento del ventilador Q9e (KJ/d) 2874071 143704 Dp: presión de impulsión del aire ∑Qi 650120,47 Q9e : calor estimado ventilador Vv: volumen a mover por el ventilador Vv (m3/h) 166697,56 Nv: potencia del motor del ventilador CR(recirculaciones/h) 63,143013 Q9t : calor teórico del ventilador Nv(W) 39917,653 Nv(KW) 39,91765307 Q9t (KW) 39,917653 Q9t(KJ/h) 143704 Q9t(KJ/d) 2874071,021 Q9 = Q9s = Q9t = 1243285,993 KJ/d
  38. 38. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Cámara 2: dp (Kpa) Vol. Cámara(m3) ηv (%) preenfriamiento horas/dia Qs (KJ/d) % % 2365 0,65 0,55 18 21672126 0,28376531 28,37653064 KJ/h Q9e (KJ/d) 6149797,5 341655 ∑Q 1545662,4 Vv (m3/h) 396323,7 CR(recirculaciones/h) 167,57873 Nv(W) 94904,282 Nv(KW) 94,90428207 Q9t (KW) 94,904282 Q9t(KJ/h) 341655 Q9t(KJ/d) 6149797,478 Q9 = Q9s = Q9t = 6147797,478 KJ/d Cámara 3: dp (Kpa) Vol. Cámara(m3) ηv (%) conservacion horas/dia Qs (KJ/d) % % 2365 0,65 0,25 18 11667993 0,11169583 11,16958295 KJ/h Q9e (KJ/d) 1303266,1 72403,7 ∑Q 720625,5 Vv (m3/h) 184775,77 CR(recirculaciones/h) 78,129289 Nv(W) 20112,132 Nv(KW) 20,11213181 Q9t (KW) 20,112132 Q9t(KJ/h) 72403,7 Q9t(KJ/d) 1303266,141 Q9 = Q9s = Q9t = 13003266,141 KJ/d
  39. 39. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASCÁLCULO TOTAL DE NECESIDADES POR CÁMARA Cámara 1: Qis Qil Qi KJ/d W KJ/d W KJ/d W KJ/h cerramientos 1112162,4 1557,81 0 0 1112162,4 1557,81 renovación de aire 45432,76 631,01 23364,11 463,39 68796,87 1094,4 refrigeración del producto 6415200 89100 0 0 6415200 89100 personal 246343,68 3421,44 194400 2700 440743,68 6121,44 iluminación 2239488 31104 0 0 2239488 31104 desescarche evaporadores 69711,458 968,21 926158,62 12863,31 995870,078 13831,52 ventiladores 2874071,021 39917,65307 0 0 2874071,02 39917,6531 Subtotal 13002409,32 166700,1231 1143922,73 16026,7 14146332 182726,823 Varios (5%) 707316,602 9136,34115 TOTAL 14853649 191863,16 742682,433 Cámara 2: Qis Qil Qi KJ/d W KJ/d W KJ/d W KJ/h cerramientos 671656,32 10365,06667 0 0 671656,32 10365,0667 renovación de aire 37206,18 574,1694444 26388,0788 407,223438 63594,2588 981,392883 refrigeración del producto 15877620 245025 0 0 15877620 245025 personal 1724405,76 26611,2 1360800 21000 3085205,76 47611,2 iluminación 3343680 51600 0 0 3343680 51600 desescarche evaporadores 17557,75 270,9529321 311267,96 4803,5179 328825,71 5074,47083 ventiladores 6149797,478 94904,28207 0 0 6149797,48 94904,2821 Subtotal 27821923,49 429350,6711 1698456,04 26210,7413 29520379,5 455561,412 Varios (5%) 1476018,98 22778,0706 TOTAL 30996399 478339,48 1722022,14
  40. 40. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS Cámara 3: Qis Qil Qi KJ/d W KJ/d W KJ/d W KJ/h cerramientos 786464,64 12136,8 0 0 786464,64 12136,8 renovación de aire 37206,18 574,1694444 26388,0788 407,223438 63594,2588 981,392883 refrigeración del producto 601425 9281,25 0 0 601425 9281,25 personal 1724405,76 26611,2 1360800 21000 3085205,76 47611,2 iluminación 3343680 51600 0 0 3343680 51600 desescarche evaporadores 2556,28 39,44876543 45320,46 699,389815 47876,74 738,83858 ventiladores 1303266,141 20112,13181 0 0 1303266,14 20112,1318 Subtotal 7799004,001 120355 1432508,54 22106,6133 9231512,54 142461,613 Varios (5%) 461575,627 7123,08066 TOTAL 9693088,2 149584,69 538504,898TABLA RESUMEN DE NECESIDAD TOTAL POR CÁMARA: KJ/h Cámara 1 742682,433 Cámara 2 1722022,14 Cámara 3 538504,898 TOTAL 3000509,471
  41. 41. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS
  42. 42. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICASCARGA TOTAL (CÁMARA 1 + CÁMARA 2 + CÁMARA3) CARGA TÉRMICA CÁMARA 1 CÁMARA 2 TRAMO mínima máxima mínima máxima I [126 * 300 * (40-32) * 2’97/168] * 60 0 0 0 = 320.760 KJ/h II [174 * 300 * (32-10) * 2’97/232] * 320.760 KJ/h 320.760 KJ/h 0 60 =882.090 KJ/h III [174 * 300 * (32-10) * 2’97/232] * 60 [174 * 300 * (32-10) * 2’97/232] * 320.760 KJ/h 0 = 882.090 KJ/h 60 =882.090 KJ/h IV [300 * 300 * (32-10) * [300 * 300 * (32-10) * 0 0 2’97/(232+168)] * 60 = 882.090 KJ/h 2’97/(232+168)] * 60 =882.090 KJ/h V [300 * 300 * (32-10) * 0 0 0 2’97/(232+168)] * 60 =882.090 KJ/h VI 0 0 0 0
  43. 43. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CARGA TÉRMICA TOTAL TRAMO mínima máxima I 0 320.760 KJ/h II 320.760 KJ/h 320.760 + 882.090 = 1.202.850 KJ/h III 1.202.850 KJ/h 882.090 KJ/h IV 882.090 KJ/h 882.090 KJ/h V 882.090 KJ/h 882.090 KJ/h VI 882.090 KJ/h (carga/expedición)
  44. 44. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  45. 45. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICOInfluencia de dos tipos distintos de refrigerante: 404-A Dos sistemas distintos: Evaporador Simple R-717 Evaporador Múltiple Refrigerante Refrigerante 404-A R-717 ¿? Evaporador Simple (1) (2) mayor η económico Evaporador Múltiple (3) EVAPORADOR SIMPLE Esquema del circuito:
  46. 46. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO Cálculo termodinámico: (1) A-404 Intercambiador liquido-vapor Fluido refrigerante: 404-A Recalentamiento del vapor: 16 ºC Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Temperatura de evaporación: -6 ºC -3 ºC -3 ºC Temperatura en la compresión: 23 + 14 = 37 ºC Rendimiento de la Compresión 80% ic’ = ic – 0,8 * (ia’ – ia)
  47. 47. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 1 Nomenclatura utilizada: P (bar) m(Kg/h) Caudal másico de refrigerante -6 °C mv (m3/h) Masa volumetrica +37 °C 10 °C q1v (KJ/m3) Potencia frigorífica volumétrica Wt (KJ/Kg) Trabajo del Compresor Wt, Nt (KW) Potencia Total c’ c b ε Coeficiente de eficiencia V (m3/Kg) = 0,042 εc Coeficiente de eficiencia de Carnot d’ d a a’ i (KJ/Kg) ia = 366,279 KJ/Kg ia = 379,767 KJ/Kg ib = 404,54 KJ/Kg ic = 262,5 KJ/Kg ic = id = ic - 10,7904 = 251,71 KJ/Kg va = 0,042 m3/Kg q1 = ia - id = 114,57 KJ/Kg q2 = ib – ic = 142,04 KJ/Kg m= Q1 / q1 = 6482,346 Kg/h Q2 = m * q2 = 920752,4258 KJ/h Q1= 742682,433 KJ/h mv= m * va = 272,258 m3/h ε = q1 / wt = 4,6248 q1v = q1 / va = 2727,8 KJ/m3 εc = T1 / ΔT = 6,2093 wt = ib - ia = 24,773 KJ/Kg Wt = (m * wt) / 3600 = 44,6 KW η económico = 74,48%
  48. 48. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 2 P (bar) -3 °C +37 °C 13 °C c’ c b V (m3/Kg) = 0,04 d’ d a a’ i (KJ/Kg) ia = 368,182 KJ/Kg ηc = 0,8 ia - ia = 13,863 ia = 382,045 KJ/Kg 11,0904 KJ/Kg ib = 406,81 KJ/Kg ic = 262,5 KJ/Kg ic = id = ic - 11,0904 = 251,4096 KJ/Kg va = 0,04 m3/Kg q1 = ia - id = 116,7724 KJ/Kg q2 = ib – ic = 144,31 KJ/Kg m= Q1 / q1 = 14746,8249 Kg/h Q2 = m * q2 = 2128114,301 KJ/h Q1= 1722022,14 KJ/h mv= m * va = 589,872997 m3/h ε = q1 / wt = 4,71521906 q1v = q1 / va = 2919,31 KJ/m3 εc = T1 / ΔT = 6,75 wt = ib - ia = 24,765 KJ/Kg Wt = (m * wt) / 3600 = 101,445867 KW η económico = 69,86%
  49. 49. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 3 P (bar) -3 °C +37 °C 13 °C c’ c b V (m3/Kg) = 0,04 d’ d a a’ i (KJ/Kg) ia = 368,182 KJ/Kg ia = 382,045 KJ/Kg ηc = 0,8 ia - ia = 13,863 ib = 406,81 KJ/Kg 11,0904 KJ/Kg ic = 262,5 KJ/Kg ic = id = ic - 11,0904 = 251,4096 KJ/Kg va = 0,04 m3/Kg q1 = ia - id = 116,7724 KJ/Kg q2 = ib – ic = 144,31 KJ/Kg m= Q1 / q1 = 4588,4549 Kg/h Q2 = m * q2 = 662159,926 KJ/h Q1= 538504,898 KJ/h mv= m * va = 183,538 m3/h ε = q1 / wt = 4,71521906 q1v = q1 / va = 2919,31 KJ/m3 εc = T1 / ΔT = 6,75 wt = ib - ia = 24,765 Wt = (m * wt) / 3600 = 31,5647 KW η económico = 69,86%
  50. 50. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO (2) R-717 Intercambiador liquido-vapor Fluido refrigerante: R-717 Recalentamiento del vapor: 16 ºC Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Temperatura de evaporación: -6 ºC -3 ºC -3 ºC Temperatura en la compresión: 23 + 14 = 37 ºC Rendimiento de la Compresión: 80%
  51. 51. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 1 P (bar) -6 °C +37 °C 10 °C c’ c b V (m3/Kg) = 0,042 d’ d a a’ i (KJ/Kg) ia = 1583,33 KJ/Kg ηc = 0,8 ia = 1627,77 KJ/Kg ia - ia = 44,44 35,552 KJ/Kg ib = 1843,33 KJ/Kg ic = 505,55 KJ/Kg ic = id = ic - 35,552 = 470 KJ/Kg va = 0,042 m3/Kg q1 = ia - id = 1113,3 KJ/Kg q2 = ib – ic = 1337,78 KJ/Kg m= Q1 / q1 = 667,1 Kg/h Q2 = m * q2 = 892433,0416 KJ/h Q1= 742682,433 KJ/h mv= m * va = 28,018 m3/h ε = q1 / wt = 5,1648 q1v = q1 / va = 26508 KJ/m3 εc = T1 / ΔT = 6,2093 wt = ib - ia = 215,56 KJ/Kg Wt = (m * wt) / 3600 = 39,94 KW η económico = 83,18%
  52. 52. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 2 P (bar) -3 °C +37 °C 13 °C c’ c b V (m3/Kg) = 0,04 d’ d a a’ i (KJ/Kg) ia = 1588,88 KJ/Kg ηc = 0,8 ia = 1625,11 KJ/Kg ia - ia = 36,23 28,98 KJ/Kg ib = 1810 KJ/Kg ic = 505,55 KJ/Kg ic = id = ic - 11,0904 = 476,566 KJ/Kg va = 0,04 m3/Kg q1 = ia - id = 1112,314 KJ/Kg q2 = ib – ic = 1304,45 KJ/Kg m= Q1 / q1 = 1548,14391 Kg/h Q2 = m * q2 = 2019476,323 KJ/h Q1= 1722022,14 KJ/h mv= m * va = 61,9257562 m3/h ε = q1 / wt = 6,01608524 q1v = q1 / va = 27807,85 KJ/m3 εc = T1 / ΔT = 6,75 wt = ib - ia = 184,89 KJ/Kg Wt = (m * wt) / 3600 = 79,5100907 KW η económico = 89,13%
  53. 53. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 3 P (bar) -3 °C +37 °C 13 °C c’ c b V (m3/Kg) = 0,04 d’ d a a’ i (KJ/Kg) ia = 1588,88 KJ/Kg ia = 1625,11 KJ/Kg ηc = 0,8 ia - ia = 36,23 ib = 1810 KJ/Kg 28,984 KJ/Kg ic = 505,55 KJ/Kg ic = id = ic - 11,0904 = 476,566 KJ/Kg va = 0,04 m3/Kg q1 = ia - id = 1112,314 KJ/Kg q2 = ib – ic = 1304,45 KJ/Kg m= Q1 / q1 = 484,13 Kg/h Q2 = m * q2 = 631523,75 KJ/h Q1= 538504,898 KJ/h mv= m * va = 19,365 m3/h ε = q1 / wt = 6,01608524 q1v = q1 / va = 27807,85KJ/m3 εc = T1 / ΔT = 6,75 wt = ib - ia = 184,89 KJ/Kg Wt = (m * wt) / 3600 = 24,86 KW η económico = 89,13%
  54. 54. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO Refrigerante 404-A Refrigerante R-717 Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Rendimiento 74,48 69,86 69,86 83,18 89,13 89,13EVAPORADOR MÚLTIPLE Esquema del circuito: CONDENSADOR b . COMPRESOR C’ . EVAPORADOR de .a BAJA Tª d . DEPÓSITO de a1 . M EZCLA EVAPORADOR de ALTA Tª d’ . . a2 = a3 VÁLVULA de REDUCCIÓN a .
  55. 55. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICOCálculo termodinámico: (3) R-717 Intercambiador liquido-vapor Fluido refrigerante: R-717 Recalentamiento del vapor: 16 ºC Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Temperatura de evaporación: -6 ºC -3 ºC -3 ºC Temperatura en la compresión: 23 + 14 = 37 ºC Rendimiento de la Compresión: 80% ic’ = ic – 0,8 * (ia2 – ia1)
  56. 56. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO CÁMARA 1, 2 Y 3 P (bar) -3 °C +37 °C 13 °C c’ c b V (m3/Kg) = 0,04 d’ a1 d a a2 = a 3 i (KJ/Kg) ia1 = 1583,33 KJ/Kg ηc = 0,8 ia3 - ia1 = 5,55 KJ/Kg ia2 = ia3 = 1588,88 KJ/Kg ic = 4,44 KJ/Kg ic = 505,55 KJ/Kg ic = id1 =id2 = ic - 4,44 = 501,11 KJ/Kg q2 c1 = Ib – ic = 1277,8 KJ/Kg q1 c1 = ia1 - ic = 1082,22 KJ/Kg q2 c2 = q2 c3 q1 c2 = q1 c3 = ia2 - ic =1087,77 KJ/Kg q2 c2 = Ib – ic = 1277,8 KJ/Kg Q1 C1 = m1 * q1c1 = m1 * 1082,2 = 742682,433 KJ/Kg m1 = 686,27 Kg/h Q1 C2 = m2 * q1c2 = m2 * 1087,8 = 1722022,14 KJ/Kg m2 = 1583,07 Kg/h Q1 C3 = m3 * q1c3 = m3 * 1087,8 = 538504,898 KJ/Kg m3 = 495,04 Kg/h Q2 C1 = m1 * q2c1 = 686,27 * 1277,8 = 876915,8 KJ/Kg Q2 C2 = m2 * q2c2 = 1583,07* 1277,8 = 2022846,846 KJ/Kg Q2 C3 = m3 * q2c3 = 495,04 * 1277,8 = 632562,112 KJ/Kg
  57. 57. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO mc = m1 + m2 + m3 = 686,27 + 1583,07 + 495,04 = 2764,38 Kg/h mc * ia = 2764,8 * ia = m1 * ia1 + m2 * ia2 + m3 * ia3 = 328,35 * 1583,33 + 1583,07 * 1588,88 + 772,42 * 1588,88 ia = 1541,69 KJ/Kg ib = 1783,33 KJ/Kg wt = ib - ia = 1783,33 – 1541,69 = 241,64 KJ/Kg Nt = mc * wt = 2764,38 * 241,64 / 3600 = 185,55KW ε = Q1 TOT / wt = Q1 C1 + Q1 C2 + Q1 C3 / wt = 3003209,471 / (185,55 * 3600) = 4,49
  58. 58. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICOTABLA RESUMEN: Refrigerante Refrigerante 404-A R-717 R-717 Evaporador Simple (1) (2) mayor η económico Evaporador Múltiple (3) • Evaporador Simple: 404-A R-717 Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 q1 KJ/Jg 114,57 116,7724 116,7724 1113,3 1112,314 1112,314 m Kg/h 6482,346 14754,8249 4588,4549 667,1 1548,1439 484,13 Q1 KJ/h 742682,433 1722022,14 538504,898 742682,433 1722022,14 538504,898 q2 KJ/Kg 142,04 144,31 144,31 1337,78 1304,45 1304,45 Q2 KJ/h 920752,4258 2128114,301 662159,926 982433,0416 2019476,323 631523,75 mv m3/h 272,258 589,8729 183,538 28,018 61,925 19,365 q1v KJ/m3 2727,8 2919,31 2919,31 26508 27807,85 27807,85 wt KJ/Kg 24,773 24,765 24,765 215,56 184,89 184,89 44,6 101,44 31,56 39,94 79,51 24,86 Wt KW 177,6 144,31 ε 4,6248 4,715 4,715 5,1648 6,016 6,016 εc 6,2093 6,75 6,75 6,2093 6,75 6,75 ηeconómico % 74,48 69,86 69,86 83,18 89,13 89,13
  59. 59. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO •Evaporador Múltiple: R-717 Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 q1 KJ/Kg 1082,22 1087,77 1087,77 Q1 KJ/h 742682,433 1722022,14 538504,898 m Kg/h 328,35 1583,07 772,42 mc Kg/h mc1 + mc2 + mc3 = 2764,38 q2 KJ/Kg 1277,8 1277,8 1277,8 Q2 KJ/h 876915,8 2022846,846 632562,112 wt KJ/Kg 241,64 Nt KW 185,55 ε 4,49
  60. 60. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  61. 61. ELECCIÓN DE EQUIPOS Fluido refrigerante : R-404 Evaporadores Compresores Condensadores EVAPORADORESCÁMARA 1 Q1 = 742682,433 KJ/h = 206300,67 W 206300,67/8 = 25800 W 8 evaporadores de 25800 W cada uno
  62. 62. ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 2 Q1 = 1722022,14 KJ/h = 478339,4833 W 478339,4833/8 = 59792 W 8 evaporadores de 25800 W cada uno
  63. 63. ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 3 8 evaporadores de 25800 W cada uno Q1= 538504,898 KJ/h = 149584,69 W 149584,69/8 = 18698,08 W
  64. 64. ELECCIÓN DE EQUIPOS COMPRESORESCÁMARA 1 Wt = 44,6 KW 1 compresor
  65. 65. ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 2 1 compresor Wt = 101,44 KW
  66. 66. ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 3 Wt = 31,56 KW 1 compresor
  67. 67. ELECCIÓN DE EQUIPOS CONDENSADORESCÁMARA 1 1 condensador Q2 = 876915,8 KJ/h = 243587 W
  68. 68. ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 2 Tipo Helicoidal: Q2 = 2022846,846 KJ/h = 561901,9 W Tipo Helicoidal compacto: Q2 = 2022846,846 KJ/h = 561901,9 W  561901,9/12 = 46825,16 W 1 condensador 12 condensadores
  69. 69. ELECCIÓN DE EQUIPOSCÁMARA 3 Tipo Helicoidal Q2 = 2022846,846 KJ/h = 561901,9 W Tipo Helicoidal Compacto Q2 = 632562,112 KJ/h = 175711,7 W  175711,7/4 = 43928 W 1 condensador 4 condensadores
  70. 70. ELECCIÓN DE EQUIPOS Condensadores Helicoilades: Condensadores Helicoilades Compactos:
  71. 71. ELECCIÓN DE EQUIPOSTABLA RESÚMEN DE APARATOS: EVAPORADOR COMPRESOR CONDENSADOR Frimetal nº Bitzer nº Frimetal nº Cámara 1 Plafón PIM/240 8 ESH743Y-40S 1 Helicoidal VCN/231 1 Plafón TIM/4700 8 ESH743Y-40S 1 Helicoidal CBN/566 1 Cámara 2 Helicoidal Compacto 1 CPN/418 2 Plafón PIM/1700 8 ESH736Y-40S 1 Helicoidal CBN/181 1 Cámara3 Helicoidal Compacto 4 CPN/418
  72. 72. ÍNDICE GENERAL1. LEGISLACIÓN.2. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SECTOR CÁRNICO.3. EL FRÍO EN LA CARNE.4. INSTALACIÓN FRIGORÍFICA.5. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS.6. ESTUDIO DEL CICLO TERMODINÁMICO.7. ELECCIÓN DE EQUIPOS.8. BIBLIOGRAFÍA.
  73. 73. BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA López Vázquez, R. y Casp Vanaclocha, A. ; Tecnología de Mataderos"; 2004; Ediciones Mundi-Prensa. Ainia Centro Tecnológico; "Guía de MTDs en España del sector cárnico"; 2005; Departamento de Calidad y Medio Ambiente. Rapin, P.J.; "Instalaciones Frigoríficas"; 1997; Marcombo. López Gómez, Antonio; "Las instalaciones frigoríficas en las industrias agroalimentarias: manual de diseño"; 1994; AMV-Ediciones. Gracey, J.F.;" Mataderos industriales: tecnología y funcionamiento" ; 2001; Acribia. Quiroga Tapias, G.; "Manual para la instalación del pequeño matadero modular de la FAO"; 1994; Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.PÁGINAS WEB http://www.navesysolares.com http://www.construnario.com/diccionario/index.asp?susc=23500 http://www.garciacamara.com/index-esp.html http://www.salvadorescoda.com/tarifas/PuertasCamaras.pdf http://www.ine.es http://www.mapa.es http://www.degesa.com/calidad.htm http://www.puc.cl/sw_educ/neurociencias/html/145.html http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/ic/v45n1/art08fig1.jpg http://www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/legislacionsi.asp?idregl=36

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