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1
Ingeniería Electromecánica
Atmosferas Controladas
Proyecto: “Diseño de una cámara frigorífica
para el almacenamiento y conservación de
Lechuga”
• César Iván Nieves Arroyo
• Ricardo Ismael Hernández Aban
Prof Ing. Armando Fajardo Pulido
Cancún, Quintana Roo 30/Mayo/2020
2
Contenido
Objetivo............................................................................................................................................... 4
Objetivos específicos................................................................................................................... 4
Justificación......................................................................................................................................... 4
Introducción........................................................................................................................................ 5
Características del producto ............................................................................................................... 6
Propiedades térmicas.......................................................................................................................... 7
Calor especifico del producto.......................................................................................................... 9
Datos de composición................................................................................................................... 10
Ubicación de la cámara frigorífica (temperatura ambiente promedio)............................................ 11
Espesor del aislante........................................................................................................................... 12
Ventajas de utilizar poliuretano........................................................................................................ 13
Aislamiento térmico.................................................................................................................. 13
Comportamiento frente al agua................................................................................................ 14
Prestaciones mecánicas: el efecto sándwich ............................................................................ 14
Seguridad................................................................................................................................... 14
Eficiencia económica................................................................................................................. 14
Cálculo............................................................................................................................................... 16
Dimensiones de la cámara frigorífica................................................................................................ 17
Elección de las tarimas.................................................................................................................. 17
Ventajas..................................................................................................................................... 17
Elección de la caja ......................................................................................................................... 18
Dimensiones del recinto................................................................................................................ 20
Embalaje del producto .................................................................................................................. 21
Carga térmica de la cámara............................................................................................................... 22
Cálculo de aislamientos en las paredes......................................................................................... 22
Techo............................................................................................................................................ 27
Infiltración..................................................................................................................................... 27
Puerta........................................................................................................................................... 29
Sumatoria de cargas...................................................................................................................... 30
Comprobación de la carga térmica ................................................................................................... 33
Selección del evaporador.................................................................................................................. 37
características del evaporador...................................................................................................... 40
3
Dimensiones del evaporador ........................................................................................................ 42
Selección del compresor y condensador........................................................................................... 43
Condensador..................................................................................................................................... 43
Características del compresor....................................................................................................... 46
Dimensiones del compresor y condensador................................................................................. 47
Precio del compresor y unidad condensadora.............................................................................. 48
Selección de la válvula de expansión ................................................................................................ 50
Evaluación de costos......................................................................................................................... 55
Costo de las tarimas...................................................................................................................... 55
Costo del panel tipo sándwich frigorífico...................................................................................... 56
Costo del evaporador.................................................................................................................... 57
Costo de la unidad condensadora y compresor............................................................................ 58
Costo de la válvula de expansión .................................................................................................. 60
Costo de la puerta......................................................................................................................... 60
Costo del patín de carga................................................................................................................ 63
Costo de la iluminación................................................................................................................. 64
Costo del gas refrigerante............................................................................................................. 64
Costo total......................................................................................................................................... 66
Representación de la cámara............................................................................................................ 67
Resumen............................................................................................................................................ 68
Conclusión......................................................................................................................................... 70
Referencias........................................................................................................................................ 72
4
Objetivo
• Diseñar un reciento frigorífico para el almacenamiento y conservación óptimo
de Lechuga conservando sus características y propiedades adecuadas.
Objetivos específicos
• Realizar una investigación previa sobre las características y propiedades de
la Lechuga.
• Investigar a que temperatura es la adecuada para la conservación adecuada
de la lechuga para mantener sus propiedades nutricionales.
• Diseñar una cámara frigorífica en la ciudad de Cancún Quintana Roo,
México.
• Elaborar el diseño del recinto con las dimensiones adecuadas para el
producto en el software “StetchUp”
• Realizar los cálculos pertinentes para la ventilación, el aislamiento, espesor
y la carga térmica del recinto para un rendimiento óptimo.
Justificación
Al diseñar una cámara frigorífica es necesario tomar varios aspectos, entre ellos se
necesita conocer a que temperatura se necesita conservar el producto a almacenar,
la cantidad de producto que se va a guardar en él, el lugar geográfico donde va a
estar el recinto, las veces que se va abrir el recinto, el espesor que va a tener la
cámara para evitar filtraciones de calor y conservar la temperatura interior y sobre
todo la carga térmica que va a tener dicha cámara en consecuencia de coeficiente
de calor del producto, las luminarias, los accesorio que va a tener la cámara y
demás.
Se necesita conocer la temperatura exterior del lugar donde se vaya a colocar y la
temperatura interior para poder realizar los cálculos correspondientes. De igual
manera es necesario conocer las normativas de la Asociación Sociedad
Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado
y en normas mexicanas para seguir los estándares de seguridad y calidad.
5
Introducción
En el presente proyecto, se llevará a cabo el análisis y el diseño de una cámara
frigorífica para el almacenamiento de lechuga, contemplando las normas de diseño,
los cálculos requeridos, la temperatura a la que debe de estar el recinto para que el
producto no pierda sus características, consistencia ni sus propiedades o en los
peores casos que ya no sea un producto consumible por un mal manejo de la
temperatura. Es por eso que se debe de elegir las dimensiones correctas, el espesor
adecuado, la ventilación, se debe de estudiar la manera en la que van a estar
estibada la fruto y guardada en cajas, la resistencia en cuanto al piso para que este
no se congele y pase algún incidente, entre otros aspectos más incluyendo cálculos
adecuados para un buen diseño y manejo del recinto siguiendo las normativas
oficiales de la ASHRAE.
De igual manera es suma importancia la elección de buenos materiales con la que
va a estar construida el recinto ya que estos dependerán de la conservación optima
de la temperatura interior. Mas adelante se elijarán los componentes correctos para
el recinto, desde la potencia del compresor dependiendo de la carga térmica del
reciento, el condensador, válvula de expansión, evaporador, calefacción, así como
los ductos y la calefacción del piso para que este no se congele o cree escarcha y
pase alguien accidente mientras alguna persona este dentro de ella.
6
Características del producto
La lechuga es una hortaliza que se consume todo el año, es una fuente de vitaminas
y agua con muy pocas Kcal (Kilo calorías). El 92% de su estructura es agua, entre
sus propiedades destaca su facultad para combatir el insomnio, alteraciones
nerviosas y la acidez estomacal. Es un elemento básico para elaborar diversos
platillos.
La planta de la lechuga es una especie anual, es decir, con un ciclo biológico que
se completa en 1 año. Generalmente mide de 15 a 30 centímetros de altura y un
ancho similar. Las hojas (almacenan agua); pueden ser sueltas o estar dispuestas
de forma muy junta (lechugas redondas), y mostrar colores que van desde el verde
pálido hasta el morado intenso. Las lechugas redondas suelen ser divididas en
verdes, rizadas y de tallo. Estas últimas no tienen un cogollo central, es decir, una
parte interna apretada. (bioenciclopedia, 2017)
Se cultiva a partir de semillas, que se caracterizan por mantenerse frescas durante
poco tiempo. Esto se realiza en muchos lugares en el período de marzo a junio o de
agosto a septiembre. Requiere un suelo fértil y bien drenado y humedad constante.
Algunas veces se planta primero en macetas, pero es más común sembrar
directamente en el suelo.
Ilustración 1 - Lechuga
7
Propiedades térmicas
De acuerdo a la normativa de la ASHRAE la temperatura a la que se debe de
mantener la lechuga debe ser a 0°C con una humedad relativa alta del 98 a 100%
y la temperatura más alta de congelación a la que puede estar es a -0.2°C con un
rango de respiración bajo.
De igual manera nos menciona que la lechuga debe de existir 2 a 5% de 𝑶 𝟐 y 0%
𝒅𝒆 𝑪𝑶 𝟐 para mantenerla en óptimas condiciones
De acuerdo con (ASHRAE, 2018) La lechuga es altamente perecedera. Para
minimizar el deterioro, requiere una temperatura lo más cercana posible a su punto
de congelación sin en realidad sin llegarla a congelarla. La lechuga se mantendrá
aproximadamente el doble de tiempo de 0 ° C a 3 ° C. Si está en buenas
condiciones cuando se almacena, la lechuga debe mantenerse 2 a 3 semanas
a 0 ° C con una humedad relativa alta. La mayor parte de la lechuga es
embalada en cajas de cartón y enfriado al vacío a aproximadamente 1 a 2 ° C
poco después cosecha. Luego debe cargarse inmediatamente en automóviles
refrigerados o remolques para envío o colocados en cámaras frigoríficas para
guardar.
Tabla 1 - Requisitos de almacenamiento de vegetales, frutas frescas y melones (continuación) ASHRAE
2018, pág. 356 pdf
Tabla 2 - Porcentaje de oxígeno y dióxido de carbono de la lechuga
ASHRAE 2018, pág. 265 pdf
8
La lechuga no tolera el CO2 y se lesiona por concentraciones de 2 a 3% o más.
El exceso de hojas de envoltura generalmente se recorta antes de la venta o uso,
por lo que se sugiere que la lechuga se corte en dos hojas de envoltura antes de
empaquetar (en lugar de los habituales cinco o seis) para ahorrar espacio y masa.
Las hojas de envoltura extra no son necesarias para mantener la calidad. Pudrición
blanda bacteriana. La causa más común de deterioro en tránsito y almacenamiento.
A menudo, comienza en las hojas magulladas. Esta decadencia normalmente es el
factor de control para determinar la vida de almacenamiento de lechuga y es mucho
menos grave a 0 ° C que a temperaturas más altas. (ASHRAE, 2018)
Esto ocasionalmente causa serias pérdidas. Aparecen manchas de color canela o
de color óxido principalmente en la nervadura central, pero posiblemente
desarrollarse en otras partes de las hojas. Exposición al etileno y a las temperaturas
de almacenamiento o transporte superiores a 3 ° C son las principales causas de
este desorden. La lechuga dura es más susceptible a ella que la lechuga firme.
Evitar almacenar o enviar lechuga con manzanas, peras u otros productos que
desprendan etileno. Preenfriar la lechuga adecuadamente para 1 a 3 ° C y
refrigerarlo continuamente. Envío en una atmósfera baja de O2 1 a 8% permite
un control efectivo.
9
Calor especifico del producto
En necesario conocer el calor especifico, el cual según (EcuRed, s.f.) es la cantidad
de calor necesaria para elevar en un grado kelvin o Celsius la temperatura de un
gramo de sustancia. Ya que es necesaria para la carga térmica.
Tabla 3 - Calor especifico de producto proporcionada por “Manual Copeland”
pg. 14-2
10
Datos de composición
Para los futuros cálculos es necesario conocer el calor específico sobre congelación
kJ/(kg·K) de la lechuga, el calor especifico debajo del punto de congelamiento
kJ/(kg·K), así como su calor latente de fusión kJ/(kg·K). Dicha información se
consultó del libro de ASHREA 2018. página 306 la cuales serán necesarias para el
cálculo de la carga térmica.
Tabla 4 - Datos de composición no congelada, punto de congelación inicial y calores específicos de
alimentos ASHRAE 2018, pág. 306
11
Ubicación de la cámara frigorífica (temperatura ambiente promedio)
Esta cámara frigorífica se ubicará en la ciudad de Cancún, Quinta Roo, México. De
acuerdo a la página “weatherspark.com” La temperatura máxima promedio diaria
es más de 31 °C. El día más caluroso del año es el 31 de julio, con una temperatura
máxima promedio de 32 °C y una temperatura mínima promedio de 25 °C.
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
31°𝐶 + 25°𝐶
2
= 28°𝐶
Ilustración 2 - Temperatura promedio de Cancún proporcionada por
https://es.weatherspark.com/y/14484/Clima-promedio-en-Ciudad-Canc%C3%BAn-
M%C3%A9xico-durante-todo-el-a%C3%B1o
12
Decidimos trabajar a una temperatura de 31°C ya que la ciudad de Cancún está
ubicada en una zona calurosa en la mayor parte del año y por cuestiones del factor
de seguridad decidimos que se trabajara a una temperatura exterior de 31°C.
Ya que este valor nos servirá para calcular el espesor de la cámara
Espesor del aislante
Es fundamental elegir correctamente el aislamiento térmico en la construcción de
una cámara frigorífica. El aislamiento tiene por objeto reducir en lo posible las
pérdidas de frío a través de paredes, techos, puertas y otros elementos. Se trata de
hacer la cámara lo más adiabática posible, para reducir al mínimo la entrada de
calor, y así poder mantener las condiciones interiores con independencia del
exterior.
La importancia del aislamiento es mayor cuanto menor es la temperatura inferior,
de modo que debe prestársele una especial atención en espacios destinados a
congelación, como es en nuestro caso. Es de vital importancia también, disponer de
una adecuada protección contra la entrada de vapor de agua en el recinto, que
produciría la formación de hielo o escarcha sobre nuestro producto almacenado.
(ASHRAE, 2018)
Para la elección de un buen aislante es necesario tomar varios aspectos como;
• Tipo de material aislante
• Espesor del panel sándwich
• Perdidas de calor a través del panel sándwich
• Proceso constructivo del aislamiento térmico
• Densidades utilizadas
• Sistemas de unión en juntas
Obviar estos aspectos en el proceso de compra de su instalación de aislamiento
térmico, conlleva una pérdida de dinero a medio plazo, que vendrá reflejada
fundamentalmente en la factura energética.
En el grafico siguiente, se muestran las equivalencias entre los diferentes materiales
de aislamiento térmico.
13
Como se muestra en la ilustración el panel sándwich de poliuretano, constituye el
mejor aislamiento térmico de cuantos podemos encontrar en el mercado. Como
vemos en el grafico el espesor del aislamiento influye notablemente en la capacidad
interior de la cámara frigorífica. Con el altísimo precio de coste de m2 de almacén,
este aspecto es importante a la hora decantarnos por el material para nuestra
instalación frigorífica. (Isotermia, 2012)
Ventajas de utilizar poliuretano
Para nuestro proyecto elegimos usar poliuretano ya que es el mejor aislante para
nuestro reciento, entre sus beneficios se encuentran:
Aislamiento térmico
El panel sándwich de poliuretano es uno de los productos aislantes térmicos con
menor coeficiente de conductividad térmica. Generalmente su valor es inferior a
0,025 [W/m·K]. Debido a ello, los espesores necesarios son inferiores en
comparación con otros tipos de materiales aislantes.
Ilustración 3 - Equivalencias entre los diferentes materiales de
aislamiento térmico.
14
Comportamiento frente al agua
Al ser una espuma de celda cerrada no absorbe agua y el riesgo de condensaciones
intersticiales es muy bajo. La durabilidad de la espuma frente a la humedad implica
que no pierde propiedades aislantes a lo largo del tiempo.
Prestaciones mecánicas: el efecto sándwich
Gran resistencia a la flexión. Esto se debe a dos fenómenos:
1. Las capas de cobertura aportan masa e inercia y se encargan de
soportar los esfuerzos de tracción y de compresión a que se ve
sometida una sección de un panel cuando éste flexiona.
2. El núcleo aislante térmico se encarga de soportar los esfuerzos
cortantes que se producen con la flexión del panel. De esta manera
se consigue suficiente resistencia a flexión y a torsión
Seguridad
Los paneles sándwich de poliuretano son la mejor solución para usarlas en cámaras
frigoríficas, la estanqueidad de las juntas y la condensación en caso de fallo del
aislamiento gracias a ser un debido a sus altas prestaciones del producto, tanto
mecánicas como aislantes. Por su naturaleza polimérica es un producto
termoestable que no funde bajo el efecto del calor.
Las chapas metálicas más comunes son las de acero galvanizado. Los
espesores varían según el fabricante, siendo frecuente encontrar espesores de 0,5
y 0,6 mm
Eficiencia económica
El panel sándwich presenta una relación entre prestaciones y costes, muy
ventajosa.
• Su ligereza facilita su manipulación en obra, lo cual reduce el tiempo de
montaje e incide favorablemente en el coste del mismo.
• Los costes de mantenimiento son prácticamente nulos.
• Gracias a su elevado poder aislante permite un importante ahorro energético,
lo cual hace que el periodo de amortización sea inferior al de otros materiales.
• El montaje de los paneles es un proceso limpio y apenas genera residuos.
• u ligereza incide reduciendo el coste de la estructura al disminuir el peso
propio a soportar por ésta.
15
Ilustración 4 - Tabla de poliuretano tipo Sándwich
Ilustración 5 - Panel Sándwich
16
Cálculo
Una vez que tenemos de que material térmico será nuestro recinto proseguimos a
calcular el espesor mediante la siguiente ecuación.
𝑒 =
𝑘(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖)
𝑞
𝑒 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 (𝑚)
𝑇𝑒 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 (°𝐾)
𝑇𝑖 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 (°𝐾)
𝑞 = 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 (
𝑊
𝑚2
)
𝐾 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 (
𝑊
𝑚 ∗ °𝐾
)
Como recomendación del reglamento de instalación térmicas en edificios (RITE),
elegimos el flujo calor de 8 (
𝑊
𝑚2
) ya que la cámara que se va a realizar será un recinto de
conservación que estará entre los 0°C y los 3°C de acuerdo a la ASHRAE.
La temperatura exterior con la que se trabajará será de 31°C y la temperatura interior de
0°C.
En cuanto al coeficiente de conductividad térmica se utilizará un valor . 025(
𝑊
𝑚∗°𝐾
) al ser el
material con menos conductividad térmica.
Sustituyendo en la fórmula:
𝑒 =
𝑘(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖)
𝑞
𝑒 =
. 025
𝑊
𝑚 ∗ 𝐹
( 304°𝐹 − (273°𝐹))
8 (
𝑊
𝑚2)
= .096 𝑚 = 𝟗𝟔𝒎𝒎
Utilizaremos un espesor de 96 mm de poliuretano inyectado en nuestra cámara
frigorífica para mantener una temperatura promedio de 0°C
17
Dimensiones de la cámara frigorífica
Elección de las tarimas
Decidimos utilizar tarimas de madera para colocar las cajas de lechuga ya que estos
soportes establecidos por esta norma UNE-EN 13698-1, se adoptaron las medidas
de 1.2m x .89m. En cuanto al peso, una tarima ronda los 25 kg y soporta cargas de
hasta 1.500 kg. (Mecalux, 2019)
Ventajas
• Es una tarima que puede ser usada en cualquier sistema de almacenaje,
pero sobre todo resulta idónea para almacenes automatizados.
• Puede ser manipulada, sin restricciones, por cualquier montacargas o medio
de manutención.
• Además, las dimensiones de 1.200 x 800 mm son múltiplos de las cajas de
plástico estándar, lo que facilita el agrupamiento de mercancías y productos.
Las dimensiones de la tarima serán de 1.21m de largo x 1m de ancho como se
muestra en la ilustración:
Ilustración 6 - Diseño de la tarima estándar, elaborada en el programa
StetchUp
18
Elección de la caja
Para guardar la lechuga utilizaremos lo que son cajas de cartón “Cajas Enceradas
para Frutas y Verduras - 1.8 Bushel que nos servirán para empacar y almacenar de
manera segura la lechuga. Entre sus veneficios se encuentran:
• Recubrimiento encerado por dentro y por fuera para resistir la humedad.
• Orificios de ventilación reducen el deterioro. Autocerrables.
• Cuentan con un espacio para identificar el producto, agricultor y empacador.
Ilustración 7 - Tarima de madera en el comercio
proporcionada por Mecalux
19
Con las siguientes especificaciones técnicas:
Dimensiones:
𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 = 57.1𝑐𝑚
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 = 40.3𝑐𝑚
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 = 29.8𝑐𝑚
Ilustración 8 - Caja de cartón Modelo No. 20443 1.8
Bushel
Ilustración 9 - Caja de cartón estándar para almacenar lechuga
20
Dimensiones del recinto
Para nuestro reciento elegimos las siguientes medidas ya tomando en cuentas las
tarimas, como serán colocadas las cajas, las medidas entre cada estibado de cajas
y que separación tendrás entre ellas, lo cual nos dieron las siguientes medidas
Tabla 5 - Dimensiones de la cámara
Se elegio una separación de .8m entre cada tarima para que el personal pueda
manipular sin riego a que pase algún accidente con las demás cajas y tenga
suficiente espacio para poder hacer elección de ellas si es que se necesita elegir
únicamente una caja en especial.
Se dejo una sepación de 2.1 m entre la primera tarima y la pared donde va a estar
colocada la puerta para que el personal pueda entrar a la cámara con el patín de
carga y no tengan algún problema en cuanto a la manipulación de la mercancía.
Así como además elegimos esa medida de separación debido a que se va a hacer
uso de un patín de carga estándar con capacidad de carga de 2500 kg para meter
y sacar mercancía de la cámara en las tarimas.
Largo 9.82 m
Ancho 9.16 m
Altura 3 m
Ilustración 10 - Dimensiones de la cámara frigorífica
21
Embalaje del producto
𝐷𝒊𝒎𝒆𝒏𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒂𝒎𝒂𝒓𝒂: 9.82𝑚 𝑥 9.16 𝑥 3𝑚
𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐: 𝐿𝑒𝑐ℎ𝑢𝑔𝑎
𝑪𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐 𝒂 𝒂𝒍𝒎𝒂𝒄𝒆𝒏𝒂𝒓: se tiene pensado almacenar un total de 16
lechugas por caja, donde cada lechuga tiene un peso promedio de 300gr. Lo que
conlleva a que cada caja tendrá un peso de 4.8 kg
Cada tarima tendrá 24 cajas, es decir, tendrá un peso de 115.2 kg en total. Y la
cantidad de lechuga almacenada en la cámara será de 2,764.8 kg
Tabla 6 - Catalogo de medidas de patines de carga, proporcionada por "Uline.mx"
Ilustración 11 - Patín de carga estándar
22
Carga térmica de la cámara
Cálculo de aislamientos en las paredes
Descripción de paneles utilizados en la construcción de cuartos fríos.
Para el cálculo de la carga térmica tendremos en cuenta un factor de seguridad
total=10% para prever las variaciones de carga como desencarche o infiltraciones.
23
Se toma en cuenta el hecho que la cámara de conservación no tiene ventanas y
no se encuentra a la intemperie por lo que no hay conducción por radiación.
Para calcular la condición de calor en la pared es necesario conocer los valores de
conductividad térmica de cada capa que compone la pared.
Capa Conductividad térmica
Muro (Bloque hueco) 0.8 𝑊/(𝑚. 𝐾)
Aislamiento panel de sándwich junto barrera de vapor. 0.021 𝑊/(𝑚. 𝐾)
Con la fórmula de calor por conducción:
𝑄 = 𝑈𝐴(∆𝑇)
Donde
Q= Es la transferencia de calor por conducción:
A= Área
∆𝑇= Te-Ti= Diferencia de temperatura exterior menos la interior.
𝑈 = (
𝑒1
𝜆1
+
𝑒2
𝜆2
+ ⋯
𝑒 𝑛
𝜆 𝑛
)
−1
= 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
𝑒 𝑛 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟
𝜆 = 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙
Para paredes el coeficiente U será:
𝑈 = (
0.15 𝑚
0.8 𝑊/(𝑚. 𝐾)
+
0.12 𝑚
0.0.21 𝑊/(𝑚. 𝐾)
)
−1
= 0.1694 𝑊/(𝑚2
. 𝐾)
La diferencia de temperatura se determina por la exterior menos la interior
𝑇𝑒 = 31 °𝐶
𝑇𝑖 = 0 °𝐶
∆𝑇 = 31 °𝐶 − (0 °𝐶) = 31 °𝐶
En este caso vamos a utilizar una diferencia de temperatura corregida para cargas
de enfriamiento (∆𝑇𝐶𝐸) que obtenemos con la siguiente fórmula:
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓
Donde:
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
24
∆𝑇𝐶𝐸 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
𝐿𝑀 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑦 𝑚𝑒𝑠
CANCUN
(GRADOS Y MINUTOS DECIMALES (GMD)= LATITUD 21°10.457´N, LONGITUD
86°50.793´0
K = Factor de corrección por color de la superficie
K = 1.0 para superficies oscuras o áreas industriales
K = 0.5 para techos de color claro en zonas rurales
K = 0.65 para paredes de color claro en zonas rurales
tR = Temperatura del recinto
to = Temperatura de diseño exterior promedio
f = factor de correción para ventilación en el cielo raso (solo techo)
f = 0.75 para ventiladores de entre techos.
25
f = 1.0 los demás casos.
Sumatoria de transferencia de calor en paredes por orientación:
Pared Norte
La pared norte es donde se encuentra ubicada la puerta, lo que quiere decir que
su área neta sería el área bruta menos el área del hueco de la puerta.
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓
∆𝑇𝐶𝐸 = 32°𝐶 𝐴 𝐹𝑎𝑟𝑒𝑛ℎ𝑒𝑖𝑡 → 87.8°𝐹
𝐿𝑀 = 1
𝐾 = 1
𝑡 𝑅 = 32°𝐹
𝑡0 = 87.8°𝐹
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8 + 1)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85)
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 200.6°𝐹
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 93.6°𝐶
𝐴 𝑁 (𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 − 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎) = (9𝑚)(3𝑚) − (2𝑚)(3𝑚) = 21 𝑚2
𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2
. 𝐾))(21 𝑚2
)(93.6 𝐶)
𝑄 = 332.97 𝑊
Pared Sur
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓
∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹
𝐿𝑀 = −6
𝐾 = 1
𝑡 𝑅 = 32 °𝐹
𝑡0 = 87.8°𝐹
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8 − 6)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85)
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 194.6 °𝐹 = 90.33 °𝐶
26
𝐴 = (9𝑚)(3𝑚) = 27 𝑚2
𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2
. 𝐾))(27 𝑚2
)(90.33 𝐶)
𝑄 = 413.15 𝑊
Pared Este
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓
∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹
𝐿𝑀 = 0
𝐾 = 1
𝑡 𝑅 = 32 °𝐹
𝑡0 = 87.8 °𝐹
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85)
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 200.6 °𝐹 = 93.66 °𝐶
𝐴 = (9𝑚)(3𝑚) = 27 𝑚2
𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2
. 𝐾))(27 𝑚2
)(93.66 𝐶)
𝑄 = 428.38 𝑊
Pared Oeste
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓
∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹
𝐿𝑀 = 0
𝐾 = 1
𝑡 𝑅 = 32 °𝐹
𝑡0 = 87.8 °𝐹
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85)
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 200.6 °𝐹 = 93.66 °𝐶
𝐴 = (9𝑚)(3𝑚) = 27 𝑚2
𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2
. 𝐾))(27 𝑚2
)(93.66 𝐶)
27
𝑄 = 428.38 𝑊
Btu/h=3.412142(W)
Ubicación Transferencia de calor por conducción
Pared Norte 332.97 𝑊 1136.14 BTU/h
Pared Sur 413.15 𝑊 1409.72 BTU/h
Pared Este 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h
Pared Oeste 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h
Total 1602.88 𝑊 5469.25 BTU/h
Techo
Para el cálculo del techo utilizamos la misma fórmula que para paredes, con la
diferencia de que ahora se toma en cuenta el factor f para techos.
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓
∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹
𝐿𝑀 = 1
𝐾 = 1
𝑓 = 1
𝑡 𝑅 = 32 °𝐹
𝑡0 = 87.8 °𝐹
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8 + 1)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85)(1)
∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 201.6 °𝐹 = 94.22 °𝐶
𝐴 = (9𝑚)(9𝑚) = 81 𝑚2
𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2
. 𝐾))(81 𝑚2
)(94.22 𝐶)
Q=1292.83 W -> 4411.32 BTU/h
Infiltración
𝑄𝐼 =
𝑉𝐶 𝐹 𝑛
86400
𝐶 𝐹 se obtiene por medio de la tabla de calor requerido tomando en cuenta 35%
siendo el máximo al estar arriba de 31 grados que es la temperatura exterior de la
ciudad y 0 grados que es la temperatura de conserva de la lechuga
𝐶 𝐹 = 106
𝐾𝐽
𝑚3
.
28
Se tomarán en cuenta cuatro cambios de aire por día, volumen de 243 metros
cúbicos.
𝑄𝐼 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑉 = 𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎
𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑑í𝑎
𝐶 𝐹 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜
𝐶 𝐹 = 154
𝐾𝐽
𝑚3.
Entonces:
𝑉 = (9𝑚)(9𝑚)(3𝑚) = 243 𝑚3
𝑛 = 4 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎
𝐶 𝐹 = 106
𝑘𝐽
𝑚3
𝑄𝐼 =
(243 𝑚3) (106
𝑘𝐽
𝑚3) 4
86400
= 1.1925 𝑘𝑊
29
𝑄𝐼 = 1.1925 𝑘𝑊 = 4068.97 𝐵𝑇𝑈/ℎ
Puerta
La puerta tendrá un recubrimiento de acero inoxidable con las siguientes
características térmicas.
Conductividades térmicas de la puerta
Segmento Conductividad Espesor
Panel Sándwich 0.021 𝑊/(𝑚. 𝐾) 0.12 m
Acero inoxidable 52 𝑊/(𝑚. 𝐾) 0.05 m
Cálculo de coeficiente U para puerta:
𝑈 = (
𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
𝜆 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
+
𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜
𝜆 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜
)−1
= (
0.12𝑚
0.021
𝑊
𝑚. 𝐾
+
0.05𝑚
52
𝑊
𝑚. 𝐾
)
−1
= 0.1749
𝑊
𝑚2 ∙. 𝐾
𝐴 = (2𝑚)(2.5𝑚) = 5 𝑚2
∆𝑇 = 31 °𝐶 = 31 𝐾
𝑄 = (0.1749
𝑊
𝑚2 ∙. 𝐾
) (5 𝑚2)(31 𝐾) = 27.10 𝑊
𝑄 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 = 27.10 𝑊 = 92.4690 𝐵𝑇𝑈/ℎ
Producto
Para realizar el cálculo del producto se utiliza la siguiente fórmula:
𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 =
𝑚𝐶𝑒(∆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜)
86400
Donde
𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜
𝐶𝑒 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜
∆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 = 𝑡 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 − 𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
Entonces:
𝐶𝑒 = 1.65 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ∙ 𝐾
𝑚 = 2650 𝑘𝑔 𝑎𝑙 𝑑í𝑎
30
𝑡 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 = 0 °𝐶
𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 31°𝐶
𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 =
(2650 𝑘𝑔 ) (1650
𝐽
𝑘𝑔
∙ 𝐾) (31°𝐶)
86400
= 1568.83 𝑊
𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 = 1568.83 𝑊 = 5353.09 𝐵𝑇𝑈/ℎ
Datos de composición no congelada, punto de congelación inicial y calores
específicos de alimentos ASHRAE 2018, pág. 306
Sumatoria de cargas
Pared frontal 1136.14 BTU/h
Pared posterior 1409.72 BTU/h
Paredes laterales 2922.4 BTU/h
31
Techo 4411.32 BTU/h
Puerta 92.4690 BTU/h
Infiltración 4068.97 BTU/h
Carga del producto 5353.09 BTU/h
10% de corrección 19,394.1 BTU/h +10%
Carga total= 21333.51 BTU/h
Una vez teniendo la carga total en BTU/h proseguimos a pasarlo a W para calcular
la potencia que tendrá la cámara para asegurar la extracción completa de la carga
térmica producida en la cámara en un tiempo determinado.
Lo que realizamos fue convertir esos BTU/h a KJ/día para saber la potencia. Nos
apoyamos de una calculadora en línea para poder hacer el cálculo el cual nos dio
el siguiente valor:
32
Según eso, y considerando un tiempo de funcionamiento de 16 horas diarias, la
potencia frigorífica de la instalación, P, se calcula mediante la expresión siguiente,
obteniéndose en
J/s o W (1J/s = 1W).
𝑃 =
𝑄𝑡(
𝐾𝐽
𝑑𝑖𝑎
)
24(
ℎ
𝑑𝑖𝑎
)
𝑥
1ℎ
3600
= (𝑊)
Con el fin de disponer de cierto margen de seguridad, se incrementa este valor en
un 10%:
𝑃 = 1.1 𝑥
𝑄𝑡(
𝐾𝐽
𝑑𝑖𝑎
)
24(
ℎ
𝑑𝑖𝑎
)
𝑥
1ℎ
3600
= (𝑊)
Al sustituir los valores nos da:
𝑃 = 1.1 𝑥
540193.06998
𝐾𝐽
𝑑𝑖𝑎
24
ℎ
𝑑𝑖𝑎
𝑥
1ℎ
3600
= 6.877458067 𝐾𝑤
Multiplicado por 1000 para que nos dé en W:
6.877458067 𝐾𝑤 (1000𝑊) = 𝟔𝟖𝟕𝟕. 𝟒𝟓 𝑾
Al realizar los cálculos la potencia que necesita la cámara para extraer todo ese
calor de acuerdo a todas las características es de 6877.45 W
33
Comprobación de la carga térmica
Una vez que sacamos la carga térmica teórica mediante los cálculos proseguimos
a verificarlo mediante un software en donde te calcula la potencia que necesita la
cámara para extraer todo ese calor. El software que utilizamos se llama INTARCON
en donde se le fue colocando los datos de nuestra cámara para así está la calcule
como se muestran en las siguientes imágenes:
Ilustración 12 - Colocación de las dimensiones de la cámara
34
Ilustración 13 - datos sobre el producto (lechuga)
Ilustración 14 - Datos sobre la cámara
35
Ilustración 16 - cargas del reciento por la iluminación y personal
Ilustración 15 - calculo final de la potencia
necesaria
36
Como vimos en el software y con los cálculos teóricos, la potencia necesaria es casi
similares. En los cálculos teóricos nos dio una potencia de 6877.45 W y en los
cálculos con el software nos dio una potencia de 7277 W entonces nosotros nos
basaremos a una potencia de 8100 W para tener en cuenta ese factor de corrección
ya que es mejor que sobre a que falte potencia.
37
Selección del evaporador
Los evaporadores son las unidades que se encuentran en el interior de las cámaras
frigoríficas. Están presentes en todas las unidades de refrigeración que conocemos,
neveras, aire acondicionado o cámaras frigoríficas. Existen distintos diseños,
tamaños, formas y utilizan distintas maneras de hacer llegar el frío hasta el alma del
producto a refrigerar. Todo ello va a depender del uso al que se vaya a destinar.
Los evaporadores son los elementos que realizan el intercambio de calor donde se
realiza el paso de la energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido
refrigerante que circula en el interior del dispositivo.
Para poder elegir el evaporador más adecuado en cada caso hay que tener en
cuenta aspectos básicos como, el refrigerante que se va a utilizar, el
almacenamiento de la mercancía o el uso de la estancia a refrigerar, la manera en
que debe circular el aire, la potencia requerida, los ventiladores a instalar, la
separación de aleta adecuada, el diámetro de hélice, la medida de la cámara, la
altura de la misma, el flujo de aire requerido, la flecha a realizar en el lanzamiento
del aire, y muchos más aspectos que nos darán un elevado nivel de acierto en cada
decisión
Si bien, de manera generalizada, los evaporadores más utilizados son los de
convección forzada, debe tenerse en cuenta factores como el material con el que
están construidos, tuberías de cobre y aletas de aluminio, o los construidos en acero
inoxidable (para evaporadores que trabajan con refrigerante Amoniaco (NH3)
PARAMETROS DE SELECCION DE EVAPORADORES
Si bien, sabemos que en la instalación de una cámara frigorífica y dentro de la
cámara, el aire que tenemos, necesitamos hacerlo recircular, para mantener una
temperatura baja, deberemos conocer que en el interior del evaporador se mueve
el gas refrigerante, con la intención de absorber calor y provocar la bajada de
temperatura.
Por tanto, se crea un salto térmico de entre 5 y 10 K entre el gas refrigerante y el
aire que entra, que se debe enfriar entre 3 y 5 K a su paso por el evaporador.
Hay que tomar en cuenta que los evaporadores cuentan con un sistema de
desescarche que puede ser mediante resistencias, gas o agua, que entrará en
funcionamiento cada cierto tiempo ya que el evaporador estará a veces muy por
debajo de 0ºC para poder enfriar el aire y con el desescarche evitaremos
formaciones de hielo y congelaciones no deseadas, ya que en la mayoría de casos
por ejemplo para obtener una temperatura de cámara de +2ºC deberemos evaporar
a -8ºC (unos 10 grados menos de los necesarios).
38
Los evaporadores cúbicos tienen muy buen rendimiento, ya que el aire los atraviesa
sin cambiar de dirección, pero tienen el inconveniente de que sobresalen mucho del
techo, por lo que no son adecuados para cámaras de poca altura.
La separación entre aletas (mm), es un aspecto muy importante en la elección de
un evaporador ya que los evaporadores que trabajan a temperaturas de
evaporación por debajo de 0 ºC generan escarcha en el evaporador, y el espacio
entre aletas puede verse obstruido por el hielo. Por tanto, es aconsejable que
mantengan una separación de aleta mínima dependiendo del tipo de cámara
Una pequeña separación de aletas se traduce en un mayor número de ellas por
unidad de longitud, lo que equivale a una mayor superficie de intercambio entre el
aire y el refrigerante y, en consecuencia, un mayor rendimiento del evaporador; pero
en temperaturas negativas es preferible que la separación entre las aletas sea
grande para evitar que la escarcha se acumule entre ellas y dificulte la circulación
del aire. (Isotermia, 2012)
Tabla 7 - Separación de las aletas y sus aplicaciones.
39
Para nuestro proyecto recurrimos a un catálogo de fabricante de la empresa
PRIMETAL enfocada a la venta de equipos frigoríficos.
Se eligió evaporadores serie ECM con una potencia nominal de 8050 W para
nuestra cámara.
40
características del evaporador
41
Como se puede observar en la tabla de características, este evaporador trabaja a
una potencia de 8050 W que es la potencia que se va a trabajar en la cámara de
acuerdo a los cálculos. Dicho evaporador trabaja con el refrigerante R-404a a un
voltaje de 230V a 60Hz. Y tiene una separación de aletas de 4.2 mm lo que esta
dentro de la norma establecida de acuerdo a la temperatura a trabajar.
Se eligió este modelo ya que como dice en su descripción está basado para
cámaras de conservación de producto fresco de entre 0°C a 2°C que va perfecto a
las necesidades de conservación del producto.
Ilustración 17 - características del evaporador
https://www.frimetal.es/wp-content/uploads/2019/02/CATALOGO-
GENERAL-2019.pdf
42
Dimensiones del evaporador
Se utilizan dos evaporadores serie ECM-530 debido a las dimensiones del reciento.
Se colocará un evaporar en la parte trasera y otro más en la parte de enfrente a un
lado de la puerta para que de esta manera exista un buen flujo de aire por toda la
cámara y conserve adecuadamente el producto.
Ilustración 18 - dimensiones del evaporador a utilizar ECM-530
https://www.frimetal.es/wp-content/uploads/2019/02/CATALOGO-GENERAL-
2019.pdf
43
Selección del compresor y condensador
El compresor es el elemento activo del circuito de refrigeración. Cumple dos
funciones: reducir la presión en el evaporador hasta que el líquido refrigerante
evapora a la temperatura fijada, y mantiene esta presión estirando los vapores y
elevando la temperatura del medio condensado. Por lo tanto, el trabajo del
compresor consiste en aspirar los vapores del fluido refrigerante, comprimirlos y
descargarlos en el condensador.
La capacidad de refrigeración y la potencia del compresor son dos de las
características más importantes de funcionamiento. Estas dos características de un
compresor que funcionan a una velocidad constante, están controladas
principalmente por las presiones de admisión y de descarga. Las pérdidas de
potencia en el compresor, son consecuencia de los siguientes factores:
• Expansión de vapor en el espacio muerto.
• Pérdidas por intercambio de calor del vapor con las paredes del cilindro.
• Pérdidas debido al flujo de vapor a través de válvulas.
Normalmente, las instalaciones que trabajan con potencias medias y altas, lo hacen
con compresores de tornillo. Su coste es superior a los compresores alternativos,
pero también es mejor su eficiencia. La selección es un compresor de tornillo
abierto, que funciona en una sola etapa de compresión, y que puede instalarse un
economizador de forma opcional, para aumentar así su rendimiento.
Condensador
Es un intercambiador de calor en el que se produce la condensación de los gases
a la salida del compresor. El condensador debe de ser capaz de extraer y disipar el
calor absorbido en el evaporador más el calor equivalente al trabajo de compresión.
La liberación de este calor pasa por tres fases. La primera consiste en el
enfriamiento de los gases desde la temperatura de descarga del compresor, hasta
la temperatura de condensación. Esta fase es muy rápida, debido a la gran
diferencia de temperaturas entre el fluido frigorífico y el propio condensador. Actúa
generalmente en la primera cuarta parte del condensador. La segunda fase consiste
en la cesión del calor latente de condensación. Es la etapa más lenta y más
importante, es donde el fluido efectúa su cambio
de estado. La última fase es el enfriamiento del líquido desde la temperatura de
condensación hasta la temperatura deseada (líquido subenfriado). Este
enfriamiento se produce en la última cuarta parte del condensador. La temperatura
final del líquido dependerá del salto térmico existente.
44
El tipo de condensador más habitual es el de tubo con aletas. Las aletas tienen una
separación ya estudiada, para así facilitar el paso del aire y a su vez reducir la
posibilidad de acumular suciedad en el condensador. Normalmente la velocidad del
aire que pasa entre las aletas, suele estar entre 2´5 y 5 m/s.
Sin embargo, dado que el consumo de potencia de los ventiladores es relación
directa de la velocidad, se considera una correcta velocidad del aire de 3 m/s. La
diferencia entre la temperatura de condensación y del medio condensador (aire)
debe de oscilar entre los 12 y 16 ºC. La temperatura del medio condensador es la
del aire en las condiciones de máxima temperatura. En climas muy cálidos, las
elevadas temperaturas de condensación pueden repercutir en un bajo rendimiento
del sistema.
Para este proyecto se eligió un condensador de 10 HP basándonos en el catálogo
de BOHN. Se elegio este nivel de potencia debido a que, al realizar los cálculos, se
necesita una potencia de 8100 W para extraer todo el calor del recinto, entonces
esos 8100 W los pasamos a caballos de potencia para seleccionar el compresor.
𝑃 = 8100 𝑊 (
1𝐻𝑝
746 𝑊
) = 𝟏𝟎. 𝟖𝟓 𝑯𝑷
Se eligió un compresor de 12 HP ya que el valor que nos dio es de 10.8 HP y de
acuerdo con la norma se debe de elegir el inmediato superior para contemplar el
factor de seguridad:
45
El voltaje con el que trabaja la unidad condensadora es de 230 V trifásico a una
frecuencia de 60 Hz
Ilustración 19 - Unidad condensadora MBDX1200M6C DE 12 HP
Ilustración 20 - Información del compresor
46
Características del compresor.
Ilustración 21 - características del compresor
47
Dimensiones del compresor y condensador
(bohn, 2019)
Ilustración 22 - Dimensiones del condensador
48
Precio del compresor y unidad condensadora
Ilustración 23 - precio neto de la unidad
Ilustración 24 - Unidad condensadora y compresor
49
Ilustración 25 - compresor 3DB3R12ME-TFC
50
Selección de la válvula de expansión
La válvula de expansión es la responsable, junto con el compresor, de que se
mantenga la diferencia de presiones capaz de producir los cambios de estado del
refrigerante en el condensador y en el evaporador, al mismo tiempo que suministra
la cantidad adecuada de refrigerante al evaporador. De su adecuada elección
dependerá el correcto funcionamiento del equipo.
El primer criterio de selección será el tipo de refrigerante. Las válvulas de expansión
están preparadas para trabajar con un tipo de refrigerante determinado, por lo que,
de no tener esto en cuenta, su funcionamiento no responderá a las especificaciones
del fabricante. (Efrén Andrés Díaz, 2015)
Algunas de las características de válvulas de expansión que podemos encontrar en
el mercado son las siguientes:
• Con equilibrador interno. Elegiremos este tipo de válvula cuando la pérdida
de carga en evaporadores de pequeño tamaño sea también pequeña.
• Con equilibrador externo. Elegiremos esta válvula cuando la pérdida de carga
en el evaporador sea grande.
• Con MOP (Maximum Operating Pressure). La MOP es la presión por encima
de la cual la válvula permanece cerrada. Estas válvulas son útiles en equipos
que trabajan a bajas temperaturas, pues evitan la sobrecarga del compresor
durante el arranque (hay que tener en cuenta que cuanto más alta es la
presión de aspiración mayor es la intensidad que circula por los devanados
del motor).
Cuando se produce el arranque del compresor tras una parada prolongada o un
desescarche, el evaporador se encuentra sometido a una temperatura (y en
consecuencia una presión) más elevada de la normal, y por esa razón el compresor
podría entrar en sobrecarga. Para evitarlo, la válvula se encuentra cerrada,
permitiendo un rápido descenso de la presión en el evaporador; la válvula abrirá
una vez que la presión haya descendido por debajo de su valor MOP.
Conexiones soldadas o roscadas. Las válvulas pueden unirse a la tubería mediante
conexiones soldadas (identificadas por las siglas ODF) o mediante uniones
roscadas (identificadas por las siglas SAE). Para obtener una buena estanqueidad
la mejor opción es la unión soldada, pero no siempre es posible efectuarla; existen
lugares con riesgo de explosión, de quemado de materiales inflamables, de
deterioro de materiales próximos, etc.; en estos casos debe recurrirse a la conexión
roscada.
Normalmente estas válvulas están constituidas por un cuerpo que contiene al bulbo
y al sistema de regulación, y un orificio intercambiable que determina la capacidad
de la válvula
51
Para la selección de la válvula de expansión recurrimos al apoyo del software
CoolSelector2. Se le coloco en el software una capacidad de refrigeración de 8.1
kW con una temperatura de punto de roció de evaporación de 1°C el cual es la
temperatura que se va a trabajar en la cámara. Y una temperatura de punto medio
de 31°C como se muestra en las siguientes imágenes:
Ilustración 26 - Cuerpo (izquierda) y orificio (derecha)
Ilustración 27 - configuración de la válvula
52
Ilustración 28 - condiciones de funcionamiento a 9.8 kW
Ilustración 29 curva de rendimiento del 80%
53
Al realizar los cálculos mediante el software CoolSelector, este arrojo un Válvula de
expansión termostática T2/TE2. Las válvulas de expansión termostáticas T2/TE2
de Danfoss proporcionan un eficaz control de la inyección del líquido refrigerante en
los evaporadores en aplicaciones de refrigeración de la industria de distribución
alimentaria.
La inyección se controla mediante el recalentamiento del refrigerante. Por lo tanto,
son especialmente adecuadas para la inyección de líquido en evaporadores
«secos», en los cuales el recalentamiento a la salida del evaporador es proporcional
a la carga de este.
Ilustración 30 - Válvula de expansión termostática T2/TE2.
54
Ilustración 31 - datos técnicos de la válvula proporciona por Danfoss.com
(danfoss, 2016)
Ilustración 32 - tabla de selección rápido de la válvula (Efrén Andrés Díaz, 2015)
55
Evaluación de costos
Costo de las tarimas
Lo primero que se evaluó en los costos fue el precio de las tarimas y del patín de
carga que van a utilizar en la cámara.
Recurrimos a la página es.uline.mx para cotizar el precio de las tarimas de madera.
https://es.uline.mx/Product/Detail/H-1218/Pallets/New-Wood-GMA-Pallet-48-x-
40?pricode=WB7042&gadtype=pla&id=H-
1218&gclid=Cj0KCQjwwr32BRD4ARIsAAJNf_0dr0zxblQQ1Lbx1AWS-
gcYyahQaxLpnm-GWqK6JjW9o3ZYBikT2FYaAsHaEALw_wcB&gclsrc=aw.ds
Al necesitarse 24 tarimas para nuestra cámara, cada una de ellas vendría costando
$594 cada una de acuerdo a los precios señalados en la página. Al cotizarse se tuvo
que adquirir 25 tarimas ya se venden en múltiplos de 5.
Ilustración 33 - precios de las tarimas (ULINE, 2019)
56
El costo neto de las tarimas sería de $14,850.
Costo del panel tipo sándwich frigorífico
Proseguimos a cotizar el precio de las paredes tipo sándwich de poliuretano
inyectado de 92mm.
El metro cuadro de este aislante tiene un costo de 40.55 euros lo que convirtiéndolo
a pesos mexicanos tendría un costo aproximado de $997
Ilustración 34 - precio final de las 25 tarimas
Ilustración 35 - https://diaterm.com/productos/panel-sandwich-comprar/panel-sandwich-poliuretano/
Ilustración 36 - precio por metro cuadrado del asílate tipo sándwich.
57
al tener esto en cuna proseguimos a realizar los costos por pared de la cámara
frigorífica. Realizamos los cálculos para 3 paredes y el techo, ya que la pared frontal
donde se encuentra la puerta se le tiene que restar.
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠: 3𝑚(9.16𝑚) = 27.48𝑚2(2) = 𝟓𝟒. 𝟗𝟔 𝒎 𝟐
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑒𝑟𝑎: 3𝑚(9.82𝑚) = 𝟐𝟗. 𝟒𝟔𝒎 𝟐
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙: 3𝑚(9.82𝑚)29.46𝑚2
− [2𝑚(2.8𝑚) = 5.6𝑚2] = 𝟐𝟑. 𝟖𝟔𝒎 𝟐
𝑇𝑒𝑐ℎ𝑜: 9.16𝑚(9.82𝑚) = 𝟖𝟗. 𝟗𝟓𝒎 𝟐
Ya realizado los cálculos de los metros cuadrados de cada pared y del techo
proseguimos a calcular el valor de cada una de ellas.
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠: 𝟓𝟒. 𝟗𝟔 𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟓𝟒, 𝟕𝟗𝟓
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑒𝑟𝑎: 𝟐𝟗. 𝟒𝟔𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟐𝟗, 𝟑𝟕𝟏
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙: 𝟐𝟑. 𝟖𝟔𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟐𝟑, 𝟕𝟖𝟖
𝑇𝑒𝑐ℎ𝑜: 𝟖𝟗. 𝟗𝟓𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟖𝟗, 𝟔𝟖𝟎
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑐ℎ 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑢𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜 = $𝟏𝟗𝟕, 𝟔𝟑𝟒
Costo del evaporador
Después proseguimos con el costo del evaporador. El evaporador que se elegido
para la cámara fue un EVAPORADOR ECM-530 de la empresa Frimetal.
58
Al necesitar dos unidades evaporadoras, el costo total sería de $39,900 ya
convirtiéndolo a moneda nacional.
Costo de la unidad condensadora y compresor
Para unidad condensadora y el compresor se eligió un modelo MBDX1200M6C de
12 HP para nuestra cámara frigorífica el cual tiene un costo de $37,960
Ilustración 37 - precio del evaporador (Alibaba, 2020) https://spanish.alibaba.com/product-detail/cold-storage-
air-cooler-evaporator-room-cooled-coil-60803301577.html?spm=a2700.md_es_ES.maylikeexp.3.2ffe1f4bdvecJ3
59
Ilustración 39 - Precio de la unidad condensadora
Ilustración 38 - Unidad condensadora y compresor
60
Costo de la válvula de expansión
Para la válvula de expansión se selecciono mediante el software CoolSelector el
cual nos arrojó una Válvula De Expansión Danfoss Ts2 que trabaja con refrigerante
R-402. La cual al cotizarla por internet el precio ronda los $1498.
Costo de la puerta
Para la puerta se selecciono una puerta corredera frigorífica contrafuego EI2-60. La
cual cuenta con las siguientes características de acuerdo a la empresa Isotermia.
• Puertas ensayadas y certificadas según la norma EN 1634-1 Y
CLASIFICACIÓN según la Norma EN 13521-2
• Resistencia al Fuego EI2 60 minutos a 2 caras y 120 minutos a 1 cara, clase
B
• Acabado en lacado blanco o en inoxidable.
• Marco en aluminio extrusionado en forma de L con doble rotura térmica +
estructura marco RF.
• Hoja construida individualmente con núcleo placa de yeso + lana de roca +
material altamente aislante.
• Espesor de hoja 120mm para refrigeración y 130 mm para congelación.
• Apertura y cierre Manual con cierre específico anti fuego.
• Juntas intumescentes de alta calidad con expansión de hasta 20 veces su
espesor con el fin de impedir el paso de la llama. (Isotermia, 2020)
61
El cual, al consultar su precio de acuerdo a las dimensiones requeridas para la
cámara frigorífica, será de un ancho de 2m con una altura de 2.8m. Con un precio
de 8,462 euros que al convertirlo a moneda nacional tiene un precio de $208,547.
Ilustración 40 - precio de la puerta frigorífica a 0°C (Isotermia, 2020) https://www.camarasfrigorificas.es/tienda/puertas-
frigorificas/puertas-correderas-frigorificas-cortafuegos/puerta-corredera-frigorifica-cortafuegos-ei2-60-certificada/
62
Ilustración 41 - Puerta Corredera Frigorífica Cortafuegos EI2-60 Certificada
63
Costo del patín de carga
En la cámara frigorífica se va a ser uso de un patín de carga para levantar las
tarimas que tendrán las cajas. Se investigo su coto y esto fue lo que se obtuvo:
Se contemplará un patín de carga estándar ya que el peso que se va a levantar por
tarima va a ser mínimo para lo que puede soportar dicho patín. Su costo es de
$7,180 como se muestra en la tabla.
Ilustración 42 - precio de patín de carga estándar (Uline, 2020) https://es.uline.mx/BL_1805/Uline-Pallet-Trucks
Ilustración 43 - patín de carga estándar
64
Costo de la iluminación
Para la iluminación de la cámara se optó con la luminaria “Lumiance
Hydroproof2ip67 4 C-lampara 2x49w Standard Energy S” ya que cumple con las
características deseadas para la cámara. Se colocarán cuatro lámparas de este tipo
a lo largo de la cámara para que este abarque en lo más posible todas las áreas.
Al necesitarse 4 lámparas de este tipo, vendría teniendo un costo de $4,098 para
toda la cámara.
Costo del gas refrigerante
Para el gas refrigerante se seleccionó un R-404a debido a sus propiedades
térmicas, así como además de que no daña la capa de ozono como anteriores
refrigerantes. en aplicaciones de refrigeración comercial de temperatura media y
baja. Entre las aplicaciones donde el R-404A constituye un refrigerante de
reconversión adecuado cabe citar los expositores de congelados de
supermercados, los armarios expositores refrigerados, las vitrinas, la refrigeración
de transportes y las máquinas de hielo. (Max Tec S.A, 2019)
Ilustración 44 - precio de dos lámparas
65
Se cotizo tres tanques de 10 kg. cada uno para el funcionamiento de todo el equipo
debido a que el compresor y el evaporador trabajan con ese refrigerante.
Al necesitar 3 tanques de este tipo para el funcionamiento adecuado y para
posteriores mantenimientos se optó a elegir 3 tanques lo que vendría costando en
$9363
Ilustración 45 - gas refrigerante R-404A
66
Costo total
Producto Cantidad Precio neto ($)
Tarimas 25 piezas $14,850
panel tipo sándwich
frigorífico
89.95𝑚2 $197,634
Evaporador 2 equipos $39,900
Compresor y unidad
condensadora
1 unidad $37,960
válvula de expansión 1 pieza $1,498
Puerta corrediza 1 pieza $208,547
Patín de carga 1 pieza $7,180
Iluminación 4 piezas $4,098
Gas refrigerante 3 tanques de 10 kg c/u $9,363
Costo Total -- $521,030
67
Representación de la cámara
Por último, se representó el proyecto de esta cámara frigorífica mediante el software
SketchUp. Desde sus medidas, las tarimas, las cajas de cartón en donde se va a
estar contenido el producto, el patín de carga, los paneles tipo sándwich, la puerta,
la unidad evaporadora y la luminaria que va a contener el recinto frigorífico como se
muestra en las siguientes imágenes:
Ilustración 46 - exterior de la cámara frigorífica
Ilustración 47 - interior de la cámara frigorífica
68
Resumen
En este proyecto se explicó el proceso para el diseño, los cálculos y
dimensionamiento de una cámara fría para la conservación de la lechuga.
Este proyecto tiene 5 puntos principales…
1. Características del producto
2. Calculo para el diseño de la cámara fría y selección de los materiales
3. Simulación y diseño de la cámara fría
4. Selección de los componentes extras que llevará la cámara fría
5. Costes de construcción
Características del producto
En esta etapa se conoce y se investigan todo lo relacionado con el producto que se
va a almacenar y conservar, cuanto tiempo tiene de vida, y las condiciones para que
cumpla con el tiempo ya establecido por la ASHRAE, esto quiere decir, que la
lechuga tiene que tener una temperatura de conserva de 0 a 3 grados Celcuis, la
humedad que lo rodea debe ser alta (98%), el calor específico para calcular la carga
térmica que este tendrá, los contenedores en los que se depositan las lechugas
para su almacenamiento, esto sirve para saber cuántos kilogramos tendremos en
conserva. Los métodos de transporte y acomodo de las cajas (separación, tipos de
tarimas, etc.). Todos estos datos son de suma importancia para proceder al
siguiente punto del proyecto.
Calculo para el diseño de la cámara fría y selección de los materiales.
Esta etapa es la más delicada ya que se busca encontrar los mejores materiales
aislantes que sellen herméticamente y cumplan con la función de preservar la
temperatura adecuada para la conservación de la lechuga. Se hace el cálculo de la
carga térmica del producto, los operarios, las paredes, puerta y techos. Estos tres
últimos no se pueden globalizar como un solo calculo tomando en cuenta las áreas
de cada pared, ya que el cálculo por lado de la pared, influirá enormemente en la
orientación del sol, y la temperatura promedio de la ciudad. Para efectuar estos
cálculos, nos tenemos que apoyar de las agencias meteorológicas de la ciudad y
del libro de la ASHRAE ya que ahí te explican las formular para conocer las
constantes de conductividad térmica y calor específico.
Teniendo toda la sumatoria de la carga térmica, se puede dar paso al siguiente
punto.
Simulación y diseño de la cámara fría.
69
En este paso, tendiendo una visión de las dimensiones de la cámara fría, se simula
con software especial el aspecto físico que tendrá la cámara fría y los cálculos que
se tomaron en el punto anterior, esto sirve para saber si los cálculos efectuados con
idénticos o se aproximan a la carga estimada por software. Es una manera de
reforzar la investigación y tener una constancia que se está lleno por buen camino,
para este proyecto se utilizaron tres programas de simulación. El Google SketchUp
para simulación 3D de cómo se posicionarán las tarimas, cajas, producto, equipo
evaporador y paneles aislantes según las especificaciones mencionadas en un
principio, el Cool Selector; este software calcula la carga térmica y el equipo
condensador que mejor se ajuste a las necesidades para la cámara fría que se está
diseñando y el software de INTRACOM, para el cálculo de cargas térmicas.
Selección de los componentes que llevara la cámara fría.
En este punto ya se conocen las dimensiones de la cámara fría, el producto que se
va a almacenar, los materiales que compondrá a las paredes aislantes, ahora tocan
seleccionar los equipos refrigerantes que refrigerarán a la cámara fría, como lo es
el condensador, el evaporador, la iluminaria, las herramientas para la movilización
y acomodo de los productos, la válvula de expansión y los materiales para el suelo.
Este proceso es más sencillo, dado que el fabricante te ayuda a elegir los productos
que mejor se acomoden al presupuesto y vigencia futura, esto último va a enfocado
al tipo de compresor por el refrigerante y su accesibilidad. Es importante elegir el
refrigerante que tenga más vigencia para abaratar costes de mantenimiento y
reparación.
Costes.
Este último punto es la conclusión del proyecto, dado que viene globalizado todos
los precios, costes y tiempos de fabricación de la cámara fría, es el resultado
económico de los cálculos y diseño que se efectuaron en los puntos anteriores,
buscando elegir la mejor opción para el cliente y mejor eficiencia en cuestión del
tiempo.
70
Conclusión
Para preservar una cantidad específica de lechuga es de suma importancia saber
dos cosas importantes
1. La cantidad de humedad que necesita para preservarse debe ser del 98%
2. La temperatura a la que debe estar conservada la lechuga en estado de
refrigeración es de 0 a 3 grados Celsius
Como inicio por medio de la ASHRAE se establecen las propiedades de la lechuga,
como su calor latente, especifico, la carga térmica y la temperatura promedio del
lugar donde se instalará la cámara fría.
Retomando el punto de la temperatura exterior, se va a tomar el promedio anual
que son 32°C, esta temperatura representa la temperatura máxima de la ciudad, y
mínima de 25°C, teniendo como promedio 28°C.
Los espesores del aislante se calcularán en función al material que se utilizará de
acuerdo a los requerimientos de la ASHRAE para evitar infiltraciones y
condensación. El más apto para este proyecto es la espuma de poliuretano tipo
sándwich con chapa de metal galvanizado con detalles grecados, unidos por guías
y pernos especiales descritos en este reporte por medio de una grafica de ensamble
con un coeficiente de 0,25 W/m.K.
Los cálculos realizados son en base al libro teniendo los siguientes datos
Espesor del aislante: 96mm
Cantidad de lechugas a almacenar tomando en cuenta las dimensiones del recinto
y de la resistencia de las tarimas: 2764.8 kg.
Carga térmica de la cámara de conservación, datos…
1. Factor de seguridad: 10%
2. Conductividad térmica del muro (bloque hueco):0.8 w/(m.K)
3. Conductividad térmica del aislamiento de panel tipo sándwich: 0.2w/(m.K)
4. Coeficiente global de transferencia de calor: 0.1694w/(m2.k)
5. Incremento de la temperatura: 3°C
Ubicación Transferencia de calor por conducción
Pared Norte 332.97 𝑊 1136.14 BTU/h
Pared Sur 413.15 𝑊 1409.72 BTU/h
Pared Este 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h
Pared Oeste 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h
Total 1602.88 𝑊 5469.25 BTU/h
Carga térmica del techo: 4411.32 BTU/h
71
Infiltración: 106 KJ/m3
Carga térmica de la puerta más los equipos en general que llevaría como la
iluminaria, el producto, los operarios, las renovaciones de aire y carga por
conductividad térmica da como total:
21333.51 BTU/h
Convirtiéndolo a watts quedaría en: 6877.45 W
Cotejándolo con el programa de Intercon insertando los mismos valores da como
carga en W: 7277 W
Al ser muy poca la diferencia aumentaremos un factor de corrección quedando en
8100 W para que no sobre la potencia dado que habrá momentos que la cámara
fría tendrá movimiento extenuante y continuo por lo que al tener un equipo que
cumpla con las justas necesidades, será perjudicial en nuestro consumo eléctrico.
Teniendo en cuenta estos valores y que al convertirlos a caballos de potencia nos
dan 12 Hp. Se procedió a seleccionar los siguientes equipos
1. dos evaporadores ECM-530 dada las dimensiones del recinto (en frente y
posteriormente)
2. compresor semi hermético BOHN MBDX1200M6C
3. Válvula de expansión termostática T2/TE2
4. Refrigerante R404A
Tomando en cuenta todos los materiales que se mencionaron anteriormente el
coste total de la cámara de conserva para las lechugas será de 5021.30 pesos
mexicanos.
72
Referencias
Alibaba. (2020). Alibaba.com. Obtenido de https://spanish.alibaba.com/product-detail/cold-
storage-air-cooler-evaporator-room-cooled-coil-
60803301577.html?spm=a2700.md_es_ES.maylikeexp.3.2ffe1f4bdvecJ3
ASHRAE. (2018). Licensed for single user. © 2018 ASHRAE, Inc. En ASHRAE. Atlanta: Tullie Circle.
bioenciclopedia. (16 de febrero de 2017). bioenciclopedia. Obtenido de
https://www.bioenciclopedia.com/lechuga/
bohn. (2019). bohn.com.mx. Obtenido de http://www.bohn.com.mx/ArchivosPDF/BCT-062-UCCD-
1-Unidades-condensadoras-MBDX.pdf
danfoss. (2016). indubel.com.ar. Obtenido de
http://www.indubel.com.ar/pdf/repuestos/valvulas_filtros_controles/danfoss/valvulas-
expansion.pdf
EcuRed. (s.f.). https://www.ecured.cu/. Obtenido de
https://www.ecured.cu/Calor_espec%C3%ADfico
Efrén Andrés Díaz. (2015). Instalaciones frigorificas.
Isotermia. (21 de Mayo de 2012). Isotermia soluciones termicas. Obtenido de
https://www.camarasfrigorificas.es/blog/materiales-utilizados-en-el-aislamiento-termico-
de-camaras-frigorificas/
Isotermia. (2020). Isotermia soluciones termicas. Obtenido de
https://www.camarasfrigorificas.es/tienda/puertas-frigorificas/puertas-correderas-
frigorificas-cortafuegos/puerta-corredera-frigorifica-cortafuegos-ei2-60-certificada/
Max Tec S.A. (2019). maximatec.com. Obtenido de
http://www.maximatec.com/downloads/GasesRefrigerantes.pdf
Mecalux. (12 de Octubre de 2019). Mecalux Soluciones de almacenaje . Obtenido de
https://www.mecalux.com.mx/manual-almacen/tarima/tarima-europea-medidas
ULINE. (2019). ULINE.MX. Obtenido de https://es.uline.mx/Product/Detail/H-1218/Pallets/New-
Wood-GMA-Pallet-48-x-40?pricode=WB7042&gadtype=pla&id=H-
1218&gclid=Cj0KCQjwwr32BRD4ARIsAAJNf_0dr0zxblQQ1Lbx1AWS-gcYyahQaxLpnm-
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Cámara frigorífica para el almacenamiento y conservación de lechuga

  • 1. 1 Ingeniería Electromecánica Atmosferas Controladas Proyecto: “Diseño de una cámara frigorífica para el almacenamiento y conservación de Lechuga” • César Iván Nieves Arroyo • Ricardo Ismael Hernández Aban Prof Ing. Armando Fajardo Pulido Cancún, Quintana Roo 30/Mayo/2020
  • 2. 2 Contenido Objetivo............................................................................................................................................... 4 Objetivos específicos................................................................................................................... 4 Justificación......................................................................................................................................... 4 Introducción........................................................................................................................................ 5 Características del producto ............................................................................................................... 6 Propiedades térmicas.......................................................................................................................... 7 Calor especifico del producto.......................................................................................................... 9 Datos de composición................................................................................................................... 10 Ubicación de la cámara frigorífica (temperatura ambiente promedio)............................................ 11 Espesor del aislante........................................................................................................................... 12 Ventajas de utilizar poliuretano........................................................................................................ 13 Aislamiento térmico.................................................................................................................. 13 Comportamiento frente al agua................................................................................................ 14 Prestaciones mecánicas: el efecto sándwich ............................................................................ 14 Seguridad................................................................................................................................... 14 Eficiencia económica................................................................................................................. 14 Cálculo............................................................................................................................................... 16 Dimensiones de la cámara frigorífica................................................................................................ 17 Elección de las tarimas.................................................................................................................. 17 Ventajas..................................................................................................................................... 17 Elección de la caja ......................................................................................................................... 18 Dimensiones del recinto................................................................................................................ 20 Embalaje del producto .................................................................................................................. 21 Carga térmica de la cámara............................................................................................................... 22 Cálculo de aislamientos en las paredes......................................................................................... 22 Techo............................................................................................................................................ 27 Infiltración..................................................................................................................................... 27 Puerta........................................................................................................................................... 29 Sumatoria de cargas...................................................................................................................... 30 Comprobación de la carga térmica ................................................................................................... 33 Selección del evaporador.................................................................................................................. 37 características del evaporador...................................................................................................... 40
  • 3. 3 Dimensiones del evaporador ........................................................................................................ 42 Selección del compresor y condensador........................................................................................... 43 Condensador..................................................................................................................................... 43 Características del compresor....................................................................................................... 46 Dimensiones del compresor y condensador................................................................................. 47 Precio del compresor y unidad condensadora.............................................................................. 48 Selección de la válvula de expansión ................................................................................................ 50 Evaluación de costos......................................................................................................................... 55 Costo de las tarimas...................................................................................................................... 55 Costo del panel tipo sándwich frigorífico...................................................................................... 56 Costo del evaporador.................................................................................................................... 57 Costo de la unidad condensadora y compresor............................................................................ 58 Costo de la válvula de expansión .................................................................................................. 60 Costo de la puerta......................................................................................................................... 60 Costo del patín de carga................................................................................................................ 63 Costo de la iluminación................................................................................................................. 64 Costo del gas refrigerante............................................................................................................. 64 Costo total......................................................................................................................................... 66 Representación de la cámara............................................................................................................ 67 Resumen............................................................................................................................................ 68 Conclusión......................................................................................................................................... 70 Referencias........................................................................................................................................ 72
  • 4. 4 Objetivo • Diseñar un reciento frigorífico para el almacenamiento y conservación óptimo de Lechuga conservando sus características y propiedades adecuadas. Objetivos específicos • Realizar una investigación previa sobre las características y propiedades de la Lechuga. • Investigar a que temperatura es la adecuada para la conservación adecuada de la lechuga para mantener sus propiedades nutricionales. • Diseñar una cámara frigorífica en la ciudad de Cancún Quintana Roo, México. • Elaborar el diseño del recinto con las dimensiones adecuadas para el producto en el software “StetchUp” • Realizar los cálculos pertinentes para la ventilación, el aislamiento, espesor y la carga térmica del recinto para un rendimiento óptimo. Justificación Al diseñar una cámara frigorífica es necesario tomar varios aspectos, entre ellos se necesita conocer a que temperatura se necesita conservar el producto a almacenar, la cantidad de producto que se va a guardar en él, el lugar geográfico donde va a estar el recinto, las veces que se va abrir el recinto, el espesor que va a tener la cámara para evitar filtraciones de calor y conservar la temperatura interior y sobre todo la carga térmica que va a tener dicha cámara en consecuencia de coeficiente de calor del producto, las luminarias, los accesorio que va a tener la cámara y demás. Se necesita conocer la temperatura exterior del lugar donde se vaya a colocar y la temperatura interior para poder realizar los cálculos correspondientes. De igual manera es necesario conocer las normativas de la Asociación Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado y en normas mexicanas para seguir los estándares de seguridad y calidad.
  • 5. 5 Introducción En el presente proyecto, se llevará a cabo el análisis y el diseño de una cámara frigorífica para el almacenamiento de lechuga, contemplando las normas de diseño, los cálculos requeridos, la temperatura a la que debe de estar el recinto para que el producto no pierda sus características, consistencia ni sus propiedades o en los peores casos que ya no sea un producto consumible por un mal manejo de la temperatura. Es por eso que se debe de elegir las dimensiones correctas, el espesor adecuado, la ventilación, se debe de estudiar la manera en la que van a estar estibada la fruto y guardada en cajas, la resistencia en cuanto al piso para que este no se congele y pase algún incidente, entre otros aspectos más incluyendo cálculos adecuados para un buen diseño y manejo del recinto siguiendo las normativas oficiales de la ASHRAE. De igual manera es suma importancia la elección de buenos materiales con la que va a estar construida el recinto ya que estos dependerán de la conservación optima de la temperatura interior. Mas adelante se elijarán los componentes correctos para el recinto, desde la potencia del compresor dependiendo de la carga térmica del reciento, el condensador, válvula de expansión, evaporador, calefacción, así como los ductos y la calefacción del piso para que este no se congele o cree escarcha y pase alguien accidente mientras alguna persona este dentro de ella.
  • 6. 6 Características del producto La lechuga es una hortaliza que se consume todo el año, es una fuente de vitaminas y agua con muy pocas Kcal (Kilo calorías). El 92% de su estructura es agua, entre sus propiedades destaca su facultad para combatir el insomnio, alteraciones nerviosas y la acidez estomacal. Es un elemento básico para elaborar diversos platillos. La planta de la lechuga es una especie anual, es decir, con un ciclo biológico que se completa en 1 año. Generalmente mide de 15 a 30 centímetros de altura y un ancho similar. Las hojas (almacenan agua); pueden ser sueltas o estar dispuestas de forma muy junta (lechugas redondas), y mostrar colores que van desde el verde pálido hasta el morado intenso. Las lechugas redondas suelen ser divididas en verdes, rizadas y de tallo. Estas últimas no tienen un cogollo central, es decir, una parte interna apretada. (bioenciclopedia, 2017) Se cultiva a partir de semillas, que se caracterizan por mantenerse frescas durante poco tiempo. Esto se realiza en muchos lugares en el período de marzo a junio o de agosto a septiembre. Requiere un suelo fértil y bien drenado y humedad constante. Algunas veces se planta primero en macetas, pero es más común sembrar directamente en el suelo. Ilustración 1 - Lechuga
  • 7. 7 Propiedades térmicas De acuerdo a la normativa de la ASHRAE la temperatura a la que se debe de mantener la lechuga debe ser a 0°C con una humedad relativa alta del 98 a 100% y la temperatura más alta de congelación a la que puede estar es a -0.2°C con un rango de respiración bajo. De igual manera nos menciona que la lechuga debe de existir 2 a 5% de 𝑶 𝟐 y 0% 𝒅𝒆 𝑪𝑶 𝟐 para mantenerla en óptimas condiciones De acuerdo con (ASHRAE, 2018) La lechuga es altamente perecedera. Para minimizar el deterioro, requiere una temperatura lo más cercana posible a su punto de congelación sin en realidad sin llegarla a congelarla. La lechuga se mantendrá aproximadamente el doble de tiempo de 0 ° C a 3 ° C. Si está en buenas condiciones cuando se almacena, la lechuga debe mantenerse 2 a 3 semanas a 0 ° C con una humedad relativa alta. La mayor parte de la lechuga es embalada en cajas de cartón y enfriado al vacío a aproximadamente 1 a 2 ° C poco después cosecha. Luego debe cargarse inmediatamente en automóviles refrigerados o remolques para envío o colocados en cámaras frigoríficas para guardar. Tabla 1 - Requisitos de almacenamiento de vegetales, frutas frescas y melones (continuación) ASHRAE 2018, pág. 356 pdf Tabla 2 - Porcentaje de oxígeno y dióxido de carbono de la lechuga ASHRAE 2018, pág. 265 pdf
  • 8. 8 La lechuga no tolera el CO2 y se lesiona por concentraciones de 2 a 3% o más. El exceso de hojas de envoltura generalmente se recorta antes de la venta o uso, por lo que se sugiere que la lechuga se corte en dos hojas de envoltura antes de empaquetar (en lugar de los habituales cinco o seis) para ahorrar espacio y masa. Las hojas de envoltura extra no son necesarias para mantener la calidad. Pudrición blanda bacteriana. La causa más común de deterioro en tránsito y almacenamiento. A menudo, comienza en las hojas magulladas. Esta decadencia normalmente es el factor de control para determinar la vida de almacenamiento de lechuga y es mucho menos grave a 0 ° C que a temperaturas más altas. (ASHRAE, 2018) Esto ocasionalmente causa serias pérdidas. Aparecen manchas de color canela o de color óxido principalmente en la nervadura central, pero posiblemente desarrollarse en otras partes de las hojas. Exposición al etileno y a las temperaturas de almacenamiento o transporte superiores a 3 ° C son las principales causas de este desorden. La lechuga dura es más susceptible a ella que la lechuga firme. Evitar almacenar o enviar lechuga con manzanas, peras u otros productos que desprendan etileno. Preenfriar la lechuga adecuadamente para 1 a 3 ° C y refrigerarlo continuamente. Envío en una atmósfera baja de O2 1 a 8% permite un control efectivo.
  • 9. 9 Calor especifico del producto En necesario conocer el calor especifico, el cual según (EcuRed, s.f.) es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado kelvin o Celsius la temperatura de un gramo de sustancia. Ya que es necesaria para la carga térmica. Tabla 3 - Calor especifico de producto proporcionada por “Manual Copeland” pg. 14-2
  • 10. 10 Datos de composición Para los futuros cálculos es necesario conocer el calor específico sobre congelación kJ/(kg·K) de la lechuga, el calor especifico debajo del punto de congelamiento kJ/(kg·K), así como su calor latente de fusión kJ/(kg·K). Dicha información se consultó del libro de ASHREA 2018. página 306 la cuales serán necesarias para el cálculo de la carga térmica. Tabla 4 - Datos de composición no congelada, punto de congelación inicial y calores específicos de alimentos ASHRAE 2018, pág. 306
  • 11. 11 Ubicación de la cámara frigorífica (temperatura ambiente promedio) Esta cámara frigorífica se ubicará en la ciudad de Cancún, Quinta Roo, México. De acuerdo a la página “weatherspark.com” La temperatura máxima promedio diaria es más de 31 °C. El día más caluroso del año es el 31 de julio, con una temperatura máxima promedio de 32 °C y una temperatura mínima promedio de 25 °C. 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 31°𝐶 + 25°𝐶 2 = 28°𝐶 Ilustración 2 - Temperatura promedio de Cancún proporcionada por https://es.weatherspark.com/y/14484/Clima-promedio-en-Ciudad-Canc%C3%BAn- M%C3%A9xico-durante-todo-el-a%C3%B1o
  • 12. 12 Decidimos trabajar a una temperatura de 31°C ya que la ciudad de Cancún está ubicada en una zona calurosa en la mayor parte del año y por cuestiones del factor de seguridad decidimos que se trabajara a una temperatura exterior de 31°C. Ya que este valor nos servirá para calcular el espesor de la cámara Espesor del aislante Es fundamental elegir correctamente el aislamiento térmico en la construcción de una cámara frigorífica. El aislamiento tiene por objeto reducir en lo posible las pérdidas de frío a través de paredes, techos, puertas y otros elementos. Se trata de hacer la cámara lo más adiabática posible, para reducir al mínimo la entrada de calor, y así poder mantener las condiciones interiores con independencia del exterior. La importancia del aislamiento es mayor cuanto menor es la temperatura inferior, de modo que debe prestársele una especial atención en espacios destinados a congelación, como es en nuestro caso. Es de vital importancia también, disponer de una adecuada protección contra la entrada de vapor de agua en el recinto, que produciría la formación de hielo o escarcha sobre nuestro producto almacenado. (ASHRAE, 2018) Para la elección de un buen aislante es necesario tomar varios aspectos como; • Tipo de material aislante • Espesor del panel sándwich • Perdidas de calor a través del panel sándwich • Proceso constructivo del aislamiento térmico • Densidades utilizadas • Sistemas de unión en juntas Obviar estos aspectos en el proceso de compra de su instalación de aislamiento térmico, conlleva una pérdida de dinero a medio plazo, que vendrá reflejada fundamentalmente en la factura energética. En el grafico siguiente, se muestran las equivalencias entre los diferentes materiales de aislamiento térmico.
  • 13. 13 Como se muestra en la ilustración el panel sándwich de poliuretano, constituye el mejor aislamiento térmico de cuantos podemos encontrar en el mercado. Como vemos en el grafico el espesor del aislamiento influye notablemente en la capacidad interior de la cámara frigorífica. Con el altísimo precio de coste de m2 de almacén, este aspecto es importante a la hora decantarnos por el material para nuestra instalación frigorífica. (Isotermia, 2012) Ventajas de utilizar poliuretano Para nuestro proyecto elegimos usar poliuretano ya que es el mejor aislante para nuestro reciento, entre sus beneficios se encuentran: Aislamiento térmico El panel sándwich de poliuretano es uno de los productos aislantes térmicos con menor coeficiente de conductividad térmica. Generalmente su valor es inferior a 0,025 [W/m·K]. Debido a ello, los espesores necesarios son inferiores en comparación con otros tipos de materiales aislantes. Ilustración 3 - Equivalencias entre los diferentes materiales de aislamiento térmico.
  • 14. 14 Comportamiento frente al agua Al ser una espuma de celda cerrada no absorbe agua y el riesgo de condensaciones intersticiales es muy bajo. La durabilidad de la espuma frente a la humedad implica que no pierde propiedades aislantes a lo largo del tiempo. Prestaciones mecánicas: el efecto sándwich Gran resistencia a la flexión. Esto se debe a dos fenómenos: 1. Las capas de cobertura aportan masa e inercia y se encargan de soportar los esfuerzos de tracción y de compresión a que se ve sometida una sección de un panel cuando éste flexiona. 2. El núcleo aislante térmico se encarga de soportar los esfuerzos cortantes que se producen con la flexión del panel. De esta manera se consigue suficiente resistencia a flexión y a torsión Seguridad Los paneles sándwich de poliuretano son la mejor solución para usarlas en cámaras frigoríficas, la estanqueidad de las juntas y la condensación en caso de fallo del aislamiento gracias a ser un debido a sus altas prestaciones del producto, tanto mecánicas como aislantes. Por su naturaleza polimérica es un producto termoestable que no funde bajo el efecto del calor. Las chapas metálicas más comunes son las de acero galvanizado. Los espesores varían según el fabricante, siendo frecuente encontrar espesores de 0,5 y 0,6 mm Eficiencia económica El panel sándwich presenta una relación entre prestaciones y costes, muy ventajosa. • Su ligereza facilita su manipulación en obra, lo cual reduce el tiempo de montaje e incide favorablemente en el coste del mismo. • Los costes de mantenimiento son prácticamente nulos. • Gracias a su elevado poder aislante permite un importante ahorro energético, lo cual hace que el periodo de amortización sea inferior al de otros materiales. • El montaje de los paneles es un proceso limpio y apenas genera residuos. • u ligereza incide reduciendo el coste de la estructura al disminuir el peso propio a soportar por ésta.
  • 15. 15 Ilustración 4 - Tabla de poliuretano tipo Sándwich Ilustración 5 - Panel Sándwich
  • 16. 16 Cálculo Una vez que tenemos de que material térmico será nuestro recinto proseguimos a calcular el espesor mediante la siguiente ecuación. 𝑒 = 𝑘(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖) 𝑞 𝑒 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 (𝑚) 𝑇𝑒 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 (°𝐾) 𝑇𝑖 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 (°𝐾) 𝑞 = 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 ( 𝑊 𝑚2 ) 𝐾 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 ( 𝑊 𝑚 ∗ °𝐾 ) Como recomendación del reglamento de instalación térmicas en edificios (RITE), elegimos el flujo calor de 8 ( 𝑊 𝑚2 ) ya que la cámara que se va a realizar será un recinto de conservación que estará entre los 0°C y los 3°C de acuerdo a la ASHRAE. La temperatura exterior con la que se trabajará será de 31°C y la temperatura interior de 0°C. En cuanto al coeficiente de conductividad térmica se utilizará un valor . 025( 𝑊 𝑚∗°𝐾 ) al ser el material con menos conductividad térmica. Sustituyendo en la fórmula: 𝑒 = 𝑘(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖) 𝑞 𝑒 = . 025 𝑊 𝑚 ∗ 𝐹 ( 304°𝐹 − (273°𝐹)) 8 ( 𝑊 𝑚2) = .096 𝑚 = 𝟗𝟔𝒎𝒎 Utilizaremos un espesor de 96 mm de poliuretano inyectado en nuestra cámara frigorífica para mantener una temperatura promedio de 0°C
  • 17. 17 Dimensiones de la cámara frigorífica Elección de las tarimas Decidimos utilizar tarimas de madera para colocar las cajas de lechuga ya que estos soportes establecidos por esta norma UNE-EN 13698-1, se adoptaron las medidas de 1.2m x .89m. En cuanto al peso, una tarima ronda los 25 kg y soporta cargas de hasta 1.500 kg. (Mecalux, 2019) Ventajas • Es una tarima que puede ser usada en cualquier sistema de almacenaje, pero sobre todo resulta idónea para almacenes automatizados. • Puede ser manipulada, sin restricciones, por cualquier montacargas o medio de manutención. • Además, las dimensiones de 1.200 x 800 mm son múltiplos de las cajas de plástico estándar, lo que facilita el agrupamiento de mercancías y productos. Las dimensiones de la tarima serán de 1.21m de largo x 1m de ancho como se muestra en la ilustración: Ilustración 6 - Diseño de la tarima estándar, elaborada en el programa StetchUp
  • 18. 18 Elección de la caja Para guardar la lechuga utilizaremos lo que son cajas de cartón “Cajas Enceradas para Frutas y Verduras - 1.8 Bushel que nos servirán para empacar y almacenar de manera segura la lechuga. Entre sus veneficios se encuentran: • Recubrimiento encerado por dentro y por fuera para resistir la humedad. • Orificios de ventilación reducen el deterioro. Autocerrables. • Cuentan con un espacio para identificar el producto, agricultor y empacador. Ilustración 7 - Tarima de madera en el comercio proporcionada por Mecalux
  • 19. 19 Con las siguientes especificaciones técnicas: Dimensiones: 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 = 57.1𝑐𝑚 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 = 40.3𝑐𝑚 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 = 29.8𝑐𝑚 Ilustración 8 - Caja de cartón Modelo No. 20443 1.8 Bushel Ilustración 9 - Caja de cartón estándar para almacenar lechuga
  • 20. 20 Dimensiones del recinto Para nuestro reciento elegimos las siguientes medidas ya tomando en cuentas las tarimas, como serán colocadas las cajas, las medidas entre cada estibado de cajas y que separación tendrás entre ellas, lo cual nos dieron las siguientes medidas Tabla 5 - Dimensiones de la cámara Se elegio una separación de .8m entre cada tarima para que el personal pueda manipular sin riego a que pase algún accidente con las demás cajas y tenga suficiente espacio para poder hacer elección de ellas si es que se necesita elegir únicamente una caja en especial. Se dejo una sepación de 2.1 m entre la primera tarima y la pared donde va a estar colocada la puerta para que el personal pueda entrar a la cámara con el patín de carga y no tengan algún problema en cuanto a la manipulación de la mercancía. Así como además elegimos esa medida de separación debido a que se va a hacer uso de un patín de carga estándar con capacidad de carga de 2500 kg para meter y sacar mercancía de la cámara en las tarimas. Largo 9.82 m Ancho 9.16 m Altura 3 m Ilustración 10 - Dimensiones de la cámara frigorífica
  • 21. 21 Embalaje del producto 𝐷𝒊𝒎𝒆𝒏𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒂𝒎𝒂𝒓𝒂: 9.82𝑚 𝑥 9.16 𝑥 3𝑚 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐: 𝐿𝑒𝑐ℎ𝑢𝑔𝑎 𝑪𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐 𝒂 𝒂𝒍𝒎𝒂𝒄𝒆𝒏𝒂𝒓: se tiene pensado almacenar un total de 16 lechugas por caja, donde cada lechuga tiene un peso promedio de 300gr. Lo que conlleva a que cada caja tendrá un peso de 4.8 kg Cada tarima tendrá 24 cajas, es decir, tendrá un peso de 115.2 kg en total. Y la cantidad de lechuga almacenada en la cámara será de 2,764.8 kg Tabla 6 - Catalogo de medidas de patines de carga, proporcionada por "Uline.mx" Ilustración 11 - Patín de carga estándar
  • 22. 22 Carga térmica de la cámara Cálculo de aislamientos en las paredes Descripción de paneles utilizados en la construcción de cuartos fríos. Para el cálculo de la carga térmica tendremos en cuenta un factor de seguridad total=10% para prever las variaciones de carga como desencarche o infiltraciones.
  • 23. 23 Se toma en cuenta el hecho que la cámara de conservación no tiene ventanas y no se encuentra a la intemperie por lo que no hay conducción por radiación. Para calcular la condición de calor en la pared es necesario conocer los valores de conductividad térmica de cada capa que compone la pared. Capa Conductividad térmica Muro (Bloque hueco) 0.8 𝑊/(𝑚. 𝐾) Aislamiento panel de sándwich junto barrera de vapor. 0.021 𝑊/(𝑚. 𝐾) Con la fórmula de calor por conducción: 𝑄 = 𝑈𝐴(∆𝑇) Donde Q= Es la transferencia de calor por conducción: A= Área ∆𝑇= Te-Ti= Diferencia de temperatura exterior menos la interior. 𝑈 = ( 𝑒1 𝜆1 + 𝑒2 𝜆2 + ⋯ 𝑒 𝑛 𝜆 𝑛 ) −1 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒 𝑛 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝜆 = 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 Para paredes el coeficiente U será: 𝑈 = ( 0.15 𝑚 0.8 𝑊/(𝑚. 𝐾) + 0.12 𝑚 0.0.21 𝑊/(𝑚. 𝐾) ) −1 = 0.1694 𝑊/(𝑚2 . 𝐾) La diferencia de temperatura se determina por la exterior menos la interior 𝑇𝑒 = 31 °𝐶 𝑇𝑖 = 0 °𝐶 ∆𝑇 = 31 °𝐶 − (0 °𝐶) = 31 °𝐶 En este caso vamos a utilizar una diferencia de temperatura corregida para cargas de enfriamiento (∆𝑇𝐶𝐸) que obtenemos con la siguiente fórmula: ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓 Donde: ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
  • 24. 24 ∆𝑇𝐶𝐸 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐿𝑀 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑦 𝑚𝑒𝑠 CANCUN (GRADOS Y MINUTOS DECIMALES (GMD)= LATITUD 21°10.457´N, LONGITUD 86°50.793´0 K = Factor de corrección por color de la superficie K = 1.0 para superficies oscuras o áreas industriales K = 0.5 para techos de color claro en zonas rurales K = 0.65 para paredes de color claro en zonas rurales tR = Temperatura del recinto to = Temperatura de diseño exterior promedio f = factor de correción para ventilación en el cielo raso (solo techo) f = 0.75 para ventiladores de entre techos.
  • 25. 25 f = 1.0 los demás casos. Sumatoria de transferencia de calor en paredes por orientación: Pared Norte La pared norte es donde se encuentra ubicada la puerta, lo que quiere decir que su área neta sería el área bruta menos el área del hueco de la puerta. ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓 ∆𝑇𝐶𝐸 = 32°𝐶 𝐴 𝐹𝑎𝑟𝑒𝑛ℎ𝑒𝑖𝑡 → 87.8°𝐹 𝐿𝑀 = 1 𝐾 = 1 𝑡 𝑅 = 32°𝐹 𝑡0 = 87.8°𝐹 ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8 + 1)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85) ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 200.6°𝐹 ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 93.6°𝐶 𝐴 𝑁 (𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 − 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎) = (9𝑚)(3𝑚) − (2𝑚)(3𝑚) = 21 𝑚2 𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2 . 𝐾))(21 𝑚2 )(93.6 𝐶) 𝑄 = 332.97 𝑊 Pared Sur ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓 ∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹 𝐿𝑀 = −6 𝐾 = 1 𝑡 𝑅 = 32 °𝐹 𝑡0 = 87.8°𝐹 ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8 − 6)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85) ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 194.6 °𝐹 = 90.33 °𝐶
  • 26. 26 𝐴 = (9𝑚)(3𝑚) = 27 𝑚2 𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2 . 𝐾))(27 𝑚2 )(90.33 𝐶) 𝑄 = 413.15 𝑊 Pared Este ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓 ∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹 𝐿𝑀 = 0 𝐾 = 1 𝑡 𝑅 = 32 °𝐹 𝑡0 = 87.8 °𝐹 ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85) ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 200.6 °𝐹 = 93.66 °𝐶 𝐴 = (9𝑚)(3𝑚) = 27 𝑚2 𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2 . 𝐾))(27 𝑚2 )(93.66 𝐶) 𝑄 = 428.38 𝑊 Pared Oeste ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓 ∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹 𝐿𝑀 = 0 𝐾 = 1 𝑡 𝑅 = 32 °𝐹 𝑡0 = 87.8 °𝐹 ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85) ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 200.6 °𝐹 = 93.66 °𝐶 𝐴 = (9𝑚)(3𝑚) = 27 𝑚2 𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2 . 𝐾))(27 𝑚2 )(93.66 𝐶)
  • 27. 27 𝑄 = 428.38 𝑊 Btu/h=3.412142(W) Ubicación Transferencia de calor por conducción Pared Norte 332.97 𝑊 1136.14 BTU/h Pared Sur 413.15 𝑊 1409.72 BTU/h Pared Este 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h Pared Oeste 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h Total 1602.88 𝑊 5469.25 BTU/h Techo Para el cálculo del techo utilizamos la misma fórmula que para paredes, con la diferencia de que ahora se toma en cuenta el factor f para techos. ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (∆𝑇𝐶𝐸 + 𝐿𝑀)𝑘 + (78 − 𝑡 𝑅) + (𝑡 𝑜 − 85)𝑓 ∆𝑇𝐶𝐸 = 32 °𝐶 = 87.8 °𝐹 𝐿𝑀 = 1 𝐾 = 1 𝑓 = 1 𝑡 𝑅 = 32 °𝐹 𝑡0 = 87.8 °𝐹 ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = (87.8 + 1)1 + (78 + 32) + (87.8 − 85)(1) ∆𝑇𝐶𝐸𝑐 = 201.6 °𝐹 = 94.22 °𝐶 𝐴 = (9𝑚)(9𝑚) = 81 𝑚2 𝑄 = 0.1694 (𝑊/(𝑚2 . 𝐾))(81 𝑚2 )(94.22 𝐶) Q=1292.83 W -> 4411.32 BTU/h Infiltración 𝑄𝐼 = 𝑉𝐶 𝐹 𝑛 86400 𝐶 𝐹 se obtiene por medio de la tabla de calor requerido tomando en cuenta 35% siendo el máximo al estar arriba de 31 grados que es la temperatura exterior de la ciudad y 0 grados que es la temperatura de conserva de la lechuga 𝐶 𝐹 = 106 𝐾𝐽 𝑚3 .
  • 28. 28 Se tomarán en cuenta cuatro cambios de aire por día, volumen de 243 metros cúbicos. 𝑄𝐼 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑉 = 𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑑í𝑎 𝐶 𝐹 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 𝐶 𝐹 = 154 𝐾𝐽 𝑚3. Entonces: 𝑉 = (9𝑚)(9𝑚)(3𝑚) = 243 𝑚3 𝑛 = 4 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠/𝑑í𝑎 𝐶 𝐹 = 106 𝑘𝐽 𝑚3 𝑄𝐼 = (243 𝑚3) (106 𝑘𝐽 𝑚3) 4 86400 = 1.1925 𝑘𝑊
  • 29. 29 𝑄𝐼 = 1.1925 𝑘𝑊 = 4068.97 𝐵𝑇𝑈/ℎ Puerta La puerta tendrá un recubrimiento de acero inoxidable con las siguientes características térmicas. Conductividades térmicas de la puerta Segmento Conductividad Espesor Panel Sándwich 0.021 𝑊/(𝑚. 𝐾) 0.12 m Acero inoxidable 52 𝑊/(𝑚. 𝐾) 0.05 m Cálculo de coeficiente U para puerta: 𝑈 = ( 𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝜆 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 + 𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 𝜆 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 )−1 = ( 0.12𝑚 0.021 𝑊 𝑚. 𝐾 + 0.05𝑚 52 𝑊 𝑚. 𝐾 ) −1 = 0.1749 𝑊 𝑚2 ∙. 𝐾 𝐴 = (2𝑚)(2.5𝑚) = 5 𝑚2 ∆𝑇 = 31 °𝐶 = 31 𝐾 𝑄 = (0.1749 𝑊 𝑚2 ∙. 𝐾 ) (5 𝑚2)(31 𝐾) = 27.10 𝑊 𝑄 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 = 27.10 𝑊 = 92.4690 𝐵𝑇𝑈/ℎ Producto Para realizar el cálculo del producto se utiliza la siguiente fórmula: 𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 = 𝑚𝐶𝑒(∆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜) 86400 Donde 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 𝐶𝑒 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 ∆𝑇𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 = 𝑡 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 − 𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 Entonces: 𝐶𝑒 = 1.65 𝑘𝐽/𝑘𝑔 ∙ 𝐾 𝑚 = 2650 𝑘𝑔 𝑎𝑙 𝑑í𝑎
  • 30. 30 𝑡 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 = 0 °𝐶 𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 31°𝐶 𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 = (2650 𝑘𝑔 ) (1650 𝐽 𝑘𝑔 ∙ 𝐾) (31°𝐶) 86400 = 1568.83 𝑊 𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 = 1568.83 𝑊 = 5353.09 𝐵𝑇𝑈/ℎ Datos de composición no congelada, punto de congelación inicial y calores específicos de alimentos ASHRAE 2018, pág. 306 Sumatoria de cargas Pared frontal 1136.14 BTU/h Pared posterior 1409.72 BTU/h Paredes laterales 2922.4 BTU/h
  • 31. 31 Techo 4411.32 BTU/h Puerta 92.4690 BTU/h Infiltración 4068.97 BTU/h Carga del producto 5353.09 BTU/h 10% de corrección 19,394.1 BTU/h +10% Carga total= 21333.51 BTU/h Una vez teniendo la carga total en BTU/h proseguimos a pasarlo a W para calcular la potencia que tendrá la cámara para asegurar la extracción completa de la carga térmica producida en la cámara en un tiempo determinado. Lo que realizamos fue convertir esos BTU/h a KJ/día para saber la potencia. Nos apoyamos de una calculadora en línea para poder hacer el cálculo el cual nos dio el siguiente valor:
  • 32. 32 Según eso, y considerando un tiempo de funcionamiento de 16 horas diarias, la potencia frigorífica de la instalación, P, se calcula mediante la expresión siguiente, obteniéndose en J/s o W (1J/s = 1W). 𝑃 = 𝑄𝑡( 𝐾𝐽 𝑑𝑖𝑎 ) 24( ℎ 𝑑𝑖𝑎 ) 𝑥 1ℎ 3600 = (𝑊) Con el fin de disponer de cierto margen de seguridad, se incrementa este valor en un 10%: 𝑃 = 1.1 𝑥 𝑄𝑡( 𝐾𝐽 𝑑𝑖𝑎 ) 24( ℎ 𝑑𝑖𝑎 ) 𝑥 1ℎ 3600 = (𝑊) Al sustituir los valores nos da: 𝑃 = 1.1 𝑥 540193.06998 𝐾𝐽 𝑑𝑖𝑎 24 ℎ 𝑑𝑖𝑎 𝑥 1ℎ 3600 = 6.877458067 𝐾𝑤 Multiplicado por 1000 para que nos dé en W: 6.877458067 𝐾𝑤 (1000𝑊) = 𝟔𝟖𝟕𝟕. 𝟒𝟓 𝑾 Al realizar los cálculos la potencia que necesita la cámara para extraer todo ese calor de acuerdo a todas las características es de 6877.45 W
  • 33. 33 Comprobación de la carga térmica Una vez que sacamos la carga térmica teórica mediante los cálculos proseguimos a verificarlo mediante un software en donde te calcula la potencia que necesita la cámara para extraer todo ese calor. El software que utilizamos se llama INTARCON en donde se le fue colocando los datos de nuestra cámara para así está la calcule como se muestran en las siguientes imágenes: Ilustración 12 - Colocación de las dimensiones de la cámara
  • 34. 34 Ilustración 13 - datos sobre el producto (lechuga) Ilustración 14 - Datos sobre la cámara
  • 35. 35 Ilustración 16 - cargas del reciento por la iluminación y personal Ilustración 15 - calculo final de la potencia necesaria
  • 36. 36 Como vimos en el software y con los cálculos teóricos, la potencia necesaria es casi similares. En los cálculos teóricos nos dio una potencia de 6877.45 W y en los cálculos con el software nos dio una potencia de 7277 W entonces nosotros nos basaremos a una potencia de 8100 W para tener en cuenta ese factor de corrección ya que es mejor que sobre a que falte potencia.
  • 37. 37 Selección del evaporador Los evaporadores son las unidades que se encuentran en el interior de las cámaras frigoríficas. Están presentes en todas las unidades de refrigeración que conocemos, neveras, aire acondicionado o cámaras frigoríficas. Existen distintos diseños, tamaños, formas y utilizan distintas maneras de hacer llegar el frío hasta el alma del producto a refrigerar. Todo ello va a depender del uso al que se vaya a destinar. Los evaporadores son los elementos que realizan el intercambio de calor donde se realiza el paso de la energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Para poder elegir el evaporador más adecuado en cada caso hay que tener en cuenta aspectos básicos como, el refrigerante que se va a utilizar, el almacenamiento de la mercancía o el uso de la estancia a refrigerar, la manera en que debe circular el aire, la potencia requerida, los ventiladores a instalar, la separación de aleta adecuada, el diámetro de hélice, la medida de la cámara, la altura de la misma, el flujo de aire requerido, la flecha a realizar en el lanzamiento del aire, y muchos más aspectos que nos darán un elevado nivel de acierto en cada decisión Si bien, de manera generalizada, los evaporadores más utilizados son los de convección forzada, debe tenerse en cuenta factores como el material con el que están construidos, tuberías de cobre y aletas de aluminio, o los construidos en acero inoxidable (para evaporadores que trabajan con refrigerante Amoniaco (NH3) PARAMETROS DE SELECCION DE EVAPORADORES Si bien, sabemos que en la instalación de una cámara frigorífica y dentro de la cámara, el aire que tenemos, necesitamos hacerlo recircular, para mantener una temperatura baja, deberemos conocer que en el interior del evaporador se mueve el gas refrigerante, con la intención de absorber calor y provocar la bajada de temperatura. Por tanto, se crea un salto térmico de entre 5 y 10 K entre el gas refrigerante y el aire que entra, que se debe enfriar entre 3 y 5 K a su paso por el evaporador. Hay que tomar en cuenta que los evaporadores cuentan con un sistema de desescarche que puede ser mediante resistencias, gas o agua, que entrará en funcionamiento cada cierto tiempo ya que el evaporador estará a veces muy por debajo de 0ºC para poder enfriar el aire y con el desescarche evitaremos formaciones de hielo y congelaciones no deseadas, ya que en la mayoría de casos por ejemplo para obtener una temperatura de cámara de +2ºC deberemos evaporar a -8ºC (unos 10 grados menos de los necesarios).
  • 38. 38 Los evaporadores cúbicos tienen muy buen rendimiento, ya que el aire los atraviesa sin cambiar de dirección, pero tienen el inconveniente de que sobresalen mucho del techo, por lo que no son adecuados para cámaras de poca altura. La separación entre aletas (mm), es un aspecto muy importante en la elección de un evaporador ya que los evaporadores que trabajan a temperaturas de evaporación por debajo de 0 ºC generan escarcha en el evaporador, y el espacio entre aletas puede verse obstruido por el hielo. Por tanto, es aconsejable que mantengan una separación de aleta mínima dependiendo del tipo de cámara Una pequeña separación de aletas se traduce en un mayor número de ellas por unidad de longitud, lo que equivale a una mayor superficie de intercambio entre el aire y el refrigerante y, en consecuencia, un mayor rendimiento del evaporador; pero en temperaturas negativas es preferible que la separación entre las aletas sea grande para evitar que la escarcha se acumule entre ellas y dificulte la circulación del aire. (Isotermia, 2012) Tabla 7 - Separación de las aletas y sus aplicaciones.
  • 39. 39 Para nuestro proyecto recurrimos a un catálogo de fabricante de la empresa PRIMETAL enfocada a la venta de equipos frigoríficos. Se eligió evaporadores serie ECM con una potencia nominal de 8050 W para nuestra cámara.
  • 41. 41 Como se puede observar en la tabla de características, este evaporador trabaja a una potencia de 8050 W que es la potencia que se va a trabajar en la cámara de acuerdo a los cálculos. Dicho evaporador trabaja con el refrigerante R-404a a un voltaje de 230V a 60Hz. Y tiene una separación de aletas de 4.2 mm lo que esta dentro de la norma establecida de acuerdo a la temperatura a trabajar. Se eligió este modelo ya que como dice en su descripción está basado para cámaras de conservación de producto fresco de entre 0°C a 2°C que va perfecto a las necesidades de conservación del producto. Ilustración 17 - características del evaporador https://www.frimetal.es/wp-content/uploads/2019/02/CATALOGO- GENERAL-2019.pdf
  • 42. 42 Dimensiones del evaporador Se utilizan dos evaporadores serie ECM-530 debido a las dimensiones del reciento. Se colocará un evaporar en la parte trasera y otro más en la parte de enfrente a un lado de la puerta para que de esta manera exista un buen flujo de aire por toda la cámara y conserve adecuadamente el producto. Ilustración 18 - dimensiones del evaporador a utilizar ECM-530 https://www.frimetal.es/wp-content/uploads/2019/02/CATALOGO-GENERAL- 2019.pdf
  • 43. 43 Selección del compresor y condensador El compresor es el elemento activo del circuito de refrigeración. Cumple dos funciones: reducir la presión en el evaporador hasta que el líquido refrigerante evapora a la temperatura fijada, y mantiene esta presión estirando los vapores y elevando la temperatura del medio condensado. Por lo tanto, el trabajo del compresor consiste en aspirar los vapores del fluido refrigerante, comprimirlos y descargarlos en el condensador. La capacidad de refrigeración y la potencia del compresor son dos de las características más importantes de funcionamiento. Estas dos características de un compresor que funcionan a una velocidad constante, están controladas principalmente por las presiones de admisión y de descarga. Las pérdidas de potencia en el compresor, son consecuencia de los siguientes factores: • Expansión de vapor en el espacio muerto. • Pérdidas por intercambio de calor del vapor con las paredes del cilindro. • Pérdidas debido al flujo de vapor a través de válvulas. Normalmente, las instalaciones que trabajan con potencias medias y altas, lo hacen con compresores de tornillo. Su coste es superior a los compresores alternativos, pero también es mejor su eficiencia. La selección es un compresor de tornillo abierto, que funciona en una sola etapa de compresión, y que puede instalarse un economizador de forma opcional, para aumentar así su rendimiento. Condensador Es un intercambiador de calor en el que se produce la condensación de los gases a la salida del compresor. El condensador debe de ser capaz de extraer y disipar el calor absorbido en el evaporador más el calor equivalente al trabajo de compresión. La liberación de este calor pasa por tres fases. La primera consiste en el enfriamiento de los gases desde la temperatura de descarga del compresor, hasta la temperatura de condensación. Esta fase es muy rápida, debido a la gran diferencia de temperaturas entre el fluido frigorífico y el propio condensador. Actúa generalmente en la primera cuarta parte del condensador. La segunda fase consiste en la cesión del calor latente de condensación. Es la etapa más lenta y más importante, es donde el fluido efectúa su cambio de estado. La última fase es el enfriamiento del líquido desde la temperatura de condensación hasta la temperatura deseada (líquido subenfriado). Este enfriamiento se produce en la última cuarta parte del condensador. La temperatura final del líquido dependerá del salto térmico existente.
  • 44. 44 El tipo de condensador más habitual es el de tubo con aletas. Las aletas tienen una separación ya estudiada, para así facilitar el paso del aire y a su vez reducir la posibilidad de acumular suciedad en el condensador. Normalmente la velocidad del aire que pasa entre las aletas, suele estar entre 2´5 y 5 m/s. Sin embargo, dado que el consumo de potencia de los ventiladores es relación directa de la velocidad, se considera una correcta velocidad del aire de 3 m/s. La diferencia entre la temperatura de condensación y del medio condensador (aire) debe de oscilar entre los 12 y 16 ºC. La temperatura del medio condensador es la del aire en las condiciones de máxima temperatura. En climas muy cálidos, las elevadas temperaturas de condensación pueden repercutir en un bajo rendimiento del sistema. Para este proyecto se eligió un condensador de 10 HP basándonos en el catálogo de BOHN. Se elegio este nivel de potencia debido a que, al realizar los cálculos, se necesita una potencia de 8100 W para extraer todo el calor del recinto, entonces esos 8100 W los pasamos a caballos de potencia para seleccionar el compresor. 𝑃 = 8100 𝑊 ( 1𝐻𝑝 746 𝑊 ) = 𝟏𝟎. 𝟖𝟓 𝑯𝑷 Se eligió un compresor de 12 HP ya que el valor que nos dio es de 10.8 HP y de acuerdo con la norma se debe de elegir el inmediato superior para contemplar el factor de seguridad:
  • 45. 45 El voltaje con el que trabaja la unidad condensadora es de 230 V trifásico a una frecuencia de 60 Hz Ilustración 19 - Unidad condensadora MBDX1200M6C DE 12 HP Ilustración 20 - Información del compresor
  • 46. 46 Características del compresor. Ilustración 21 - características del compresor
  • 47. 47 Dimensiones del compresor y condensador (bohn, 2019) Ilustración 22 - Dimensiones del condensador
  • 48. 48 Precio del compresor y unidad condensadora Ilustración 23 - precio neto de la unidad Ilustración 24 - Unidad condensadora y compresor
  • 49. 49 Ilustración 25 - compresor 3DB3R12ME-TFC
  • 50. 50 Selección de la válvula de expansión La válvula de expansión es la responsable, junto con el compresor, de que se mantenga la diferencia de presiones capaz de producir los cambios de estado del refrigerante en el condensador y en el evaporador, al mismo tiempo que suministra la cantidad adecuada de refrigerante al evaporador. De su adecuada elección dependerá el correcto funcionamiento del equipo. El primer criterio de selección será el tipo de refrigerante. Las válvulas de expansión están preparadas para trabajar con un tipo de refrigerante determinado, por lo que, de no tener esto en cuenta, su funcionamiento no responderá a las especificaciones del fabricante. (Efrén Andrés Díaz, 2015) Algunas de las características de válvulas de expansión que podemos encontrar en el mercado son las siguientes: • Con equilibrador interno. Elegiremos este tipo de válvula cuando la pérdida de carga en evaporadores de pequeño tamaño sea también pequeña. • Con equilibrador externo. Elegiremos esta válvula cuando la pérdida de carga en el evaporador sea grande. • Con MOP (Maximum Operating Pressure). La MOP es la presión por encima de la cual la válvula permanece cerrada. Estas válvulas son útiles en equipos que trabajan a bajas temperaturas, pues evitan la sobrecarga del compresor durante el arranque (hay que tener en cuenta que cuanto más alta es la presión de aspiración mayor es la intensidad que circula por los devanados del motor). Cuando se produce el arranque del compresor tras una parada prolongada o un desescarche, el evaporador se encuentra sometido a una temperatura (y en consecuencia una presión) más elevada de la normal, y por esa razón el compresor podría entrar en sobrecarga. Para evitarlo, la válvula se encuentra cerrada, permitiendo un rápido descenso de la presión en el evaporador; la válvula abrirá una vez que la presión haya descendido por debajo de su valor MOP. Conexiones soldadas o roscadas. Las válvulas pueden unirse a la tubería mediante conexiones soldadas (identificadas por las siglas ODF) o mediante uniones roscadas (identificadas por las siglas SAE). Para obtener una buena estanqueidad la mejor opción es la unión soldada, pero no siempre es posible efectuarla; existen lugares con riesgo de explosión, de quemado de materiales inflamables, de deterioro de materiales próximos, etc.; en estos casos debe recurrirse a la conexión roscada. Normalmente estas válvulas están constituidas por un cuerpo que contiene al bulbo y al sistema de regulación, y un orificio intercambiable que determina la capacidad de la válvula
  • 51. 51 Para la selección de la válvula de expansión recurrimos al apoyo del software CoolSelector2. Se le coloco en el software una capacidad de refrigeración de 8.1 kW con una temperatura de punto de roció de evaporación de 1°C el cual es la temperatura que se va a trabajar en la cámara. Y una temperatura de punto medio de 31°C como se muestra en las siguientes imágenes: Ilustración 26 - Cuerpo (izquierda) y orificio (derecha) Ilustración 27 - configuración de la válvula
  • 52. 52 Ilustración 28 - condiciones de funcionamiento a 9.8 kW Ilustración 29 curva de rendimiento del 80%
  • 53. 53 Al realizar los cálculos mediante el software CoolSelector, este arrojo un Válvula de expansión termostática T2/TE2. Las válvulas de expansión termostáticas T2/TE2 de Danfoss proporcionan un eficaz control de la inyección del líquido refrigerante en los evaporadores en aplicaciones de refrigeración de la industria de distribución alimentaria. La inyección se controla mediante el recalentamiento del refrigerante. Por lo tanto, son especialmente adecuadas para la inyección de líquido en evaporadores «secos», en los cuales el recalentamiento a la salida del evaporador es proporcional a la carga de este. Ilustración 30 - Válvula de expansión termostática T2/TE2.
  • 54. 54 Ilustración 31 - datos técnicos de la válvula proporciona por Danfoss.com (danfoss, 2016) Ilustración 32 - tabla de selección rápido de la válvula (Efrén Andrés Díaz, 2015)
  • 55. 55 Evaluación de costos Costo de las tarimas Lo primero que se evaluó en los costos fue el precio de las tarimas y del patín de carga que van a utilizar en la cámara. Recurrimos a la página es.uline.mx para cotizar el precio de las tarimas de madera. https://es.uline.mx/Product/Detail/H-1218/Pallets/New-Wood-GMA-Pallet-48-x- 40?pricode=WB7042&gadtype=pla&id=H- 1218&gclid=Cj0KCQjwwr32BRD4ARIsAAJNf_0dr0zxblQQ1Lbx1AWS- gcYyahQaxLpnm-GWqK6JjW9o3ZYBikT2FYaAsHaEALw_wcB&gclsrc=aw.ds Al necesitarse 24 tarimas para nuestra cámara, cada una de ellas vendría costando $594 cada una de acuerdo a los precios señalados en la página. Al cotizarse se tuvo que adquirir 25 tarimas ya se venden en múltiplos de 5. Ilustración 33 - precios de las tarimas (ULINE, 2019)
  • 56. 56 El costo neto de las tarimas sería de $14,850. Costo del panel tipo sándwich frigorífico Proseguimos a cotizar el precio de las paredes tipo sándwich de poliuretano inyectado de 92mm. El metro cuadro de este aislante tiene un costo de 40.55 euros lo que convirtiéndolo a pesos mexicanos tendría un costo aproximado de $997 Ilustración 34 - precio final de las 25 tarimas Ilustración 35 - https://diaterm.com/productos/panel-sandwich-comprar/panel-sandwich-poliuretano/ Ilustración 36 - precio por metro cuadrado del asílate tipo sándwich.
  • 57. 57 al tener esto en cuna proseguimos a realizar los costos por pared de la cámara frigorífica. Realizamos los cálculos para 3 paredes y el techo, ya que la pared frontal donde se encuentra la puerta se le tiene que restar. 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠: 3𝑚(9.16𝑚) = 27.48𝑚2(2) = 𝟓𝟒. 𝟗𝟔 𝒎 𝟐 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑒𝑟𝑎: 3𝑚(9.82𝑚) = 𝟐𝟗. 𝟒𝟔𝒎 𝟐 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙: 3𝑚(9.82𝑚)29.46𝑚2 − [2𝑚(2.8𝑚) = 5.6𝑚2] = 𝟐𝟑. 𝟖𝟔𝒎 𝟐 𝑇𝑒𝑐ℎ𝑜: 9.16𝑚(9.82𝑚) = 𝟖𝟗. 𝟗𝟓𝒎 𝟐 Ya realizado los cálculos de los metros cuadrados de cada pared y del techo proseguimos a calcular el valor de cada una de ellas. 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠: 𝟓𝟒. 𝟗𝟔 𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟓𝟒, 𝟕𝟗𝟓 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑒𝑟𝑎: 𝟐𝟗. 𝟒𝟔𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟐𝟗, 𝟑𝟕𝟏 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙: 𝟐𝟑. 𝟖𝟔𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟐𝟑, 𝟕𝟖𝟖 𝑇𝑒𝑐ℎ𝑜: 𝟖𝟗. 𝟗𝟓𝒎 𝟐($𝟗𝟗𝟕) = $𝟖𝟗, 𝟔𝟖𝟎 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑐ℎ 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑢𝑟𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜 = $𝟏𝟗𝟕, 𝟔𝟑𝟒 Costo del evaporador Después proseguimos con el costo del evaporador. El evaporador que se elegido para la cámara fue un EVAPORADOR ECM-530 de la empresa Frimetal.
  • 58. 58 Al necesitar dos unidades evaporadoras, el costo total sería de $39,900 ya convirtiéndolo a moneda nacional. Costo de la unidad condensadora y compresor Para unidad condensadora y el compresor se eligió un modelo MBDX1200M6C de 12 HP para nuestra cámara frigorífica el cual tiene un costo de $37,960 Ilustración 37 - precio del evaporador (Alibaba, 2020) https://spanish.alibaba.com/product-detail/cold-storage- air-cooler-evaporator-room-cooled-coil-60803301577.html?spm=a2700.md_es_ES.maylikeexp.3.2ffe1f4bdvecJ3
  • 59. 59 Ilustración 39 - Precio de la unidad condensadora Ilustración 38 - Unidad condensadora y compresor
  • 60. 60 Costo de la válvula de expansión Para la válvula de expansión se selecciono mediante el software CoolSelector el cual nos arrojó una Válvula De Expansión Danfoss Ts2 que trabaja con refrigerante R-402. La cual al cotizarla por internet el precio ronda los $1498. Costo de la puerta Para la puerta se selecciono una puerta corredera frigorífica contrafuego EI2-60. La cual cuenta con las siguientes características de acuerdo a la empresa Isotermia. • Puertas ensayadas y certificadas según la norma EN 1634-1 Y CLASIFICACIÓN según la Norma EN 13521-2 • Resistencia al Fuego EI2 60 minutos a 2 caras y 120 minutos a 1 cara, clase B • Acabado en lacado blanco o en inoxidable. • Marco en aluminio extrusionado en forma de L con doble rotura térmica + estructura marco RF. • Hoja construida individualmente con núcleo placa de yeso + lana de roca + material altamente aislante. • Espesor de hoja 120mm para refrigeración y 130 mm para congelación. • Apertura y cierre Manual con cierre específico anti fuego. • Juntas intumescentes de alta calidad con expansión de hasta 20 veces su espesor con el fin de impedir el paso de la llama. (Isotermia, 2020)
  • 61. 61 El cual, al consultar su precio de acuerdo a las dimensiones requeridas para la cámara frigorífica, será de un ancho de 2m con una altura de 2.8m. Con un precio de 8,462 euros que al convertirlo a moneda nacional tiene un precio de $208,547. Ilustración 40 - precio de la puerta frigorífica a 0°C (Isotermia, 2020) https://www.camarasfrigorificas.es/tienda/puertas- frigorificas/puertas-correderas-frigorificas-cortafuegos/puerta-corredera-frigorifica-cortafuegos-ei2-60-certificada/
  • 62. 62 Ilustración 41 - Puerta Corredera Frigorífica Cortafuegos EI2-60 Certificada
  • 63. 63 Costo del patín de carga En la cámara frigorífica se va a ser uso de un patín de carga para levantar las tarimas que tendrán las cajas. Se investigo su coto y esto fue lo que se obtuvo: Se contemplará un patín de carga estándar ya que el peso que se va a levantar por tarima va a ser mínimo para lo que puede soportar dicho patín. Su costo es de $7,180 como se muestra en la tabla. Ilustración 42 - precio de patín de carga estándar (Uline, 2020) https://es.uline.mx/BL_1805/Uline-Pallet-Trucks Ilustración 43 - patín de carga estándar
  • 64. 64 Costo de la iluminación Para la iluminación de la cámara se optó con la luminaria “Lumiance Hydroproof2ip67 4 C-lampara 2x49w Standard Energy S” ya que cumple con las características deseadas para la cámara. Se colocarán cuatro lámparas de este tipo a lo largo de la cámara para que este abarque en lo más posible todas las áreas. Al necesitarse 4 lámparas de este tipo, vendría teniendo un costo de $4,098 para toda la cámara. Costo del gas refrigerante Para el gas refrigerante se seleccionó un R-404a debido a sus propiedades térmicas, así como además de que no daña la capa de ozono como anteriores refrigerantes. en aplicaciones de refrigeración comercial de temperatura media y baja. Entre las aplicaciones donde el R-404A constituye un refrigerante de reconversión adecuado cabe citar los expositores de congelados de supermercados, los armarios expositores refrigerados, las vitrinas, la refrigeración de transportes y las máquinas de hielo. (Max Tec S.A, 2019) Ilustración 44 - precio de dos lámparas
  • 65. 65 Se cotizo tres tanques de 10 kg. cada uno para el funcionamiento de todo el equipo debido a que el compresor y el evaporador trabajan con ese refrigerante. Al necesitar 3 tanques de este tipo para el funcionamiento adecuado y para posteriores mantenimientos se optó a elegir 3 tanques lo que vendría costando en $9363 Ilustración 45 - gas refrigerante R-404A
  • 66. 66 Costo total Producto Cantidad Precio neto ($) Tarimas 25 piezas $14,850 panel tipo sándwich frigorífico 89.95𝑚2 $197,634 Evaporador 2 equipos $39,900 Compresor y unidad condensadora 1 unidad $37,960 válvula de expansión 1 pieza $1,498 Puerta corrediza 1 pieza $208,547 Patín de carga 1 pieza $7,180 Iluminación 4 piezas $4,098 Gas refrigerante 3 tanques de 10 kg c/u $9,363 Costo Total -- $521,030
  • 67. 67 Representación de la cámara Por último, se representó el proyecto de esta cámara frigorífica mediante el software SketchUp. Desde sus medidas, las tarimas, las cajas de cartón en donde se va a estar contenido el producto, el patín de carga, los paneles tipo sándwich, la puerta, la unidad evaporadora y la luminaria que va a contener el recinto frigorífico como se muestra en las siguientes imágenes: Ilustración 46 - exterior de la cámara frigorífica Ilustración 47 - interior de la cámara frigorífica
  • 68. 68 Resumen En este proyecto se explicó el proceso para el diseño, los cálculos y dimensionamiento de una cámara fría para la conservación de la lechuga. Este proyecto tiene 5 puntos principales… 1. Características del producto 2. Calculo para el diseño de la cámara fría y selección de los materiales 3. Simulación y diseño de la cámara fría 4. Selección de los componentes extras que llevará la cámara fría 5. Costes de construcción Características del producto En esta etapa se conoce y se investigan todo lo relacionado con el producto que se va a almacenar y conservar, cuanto tiempo tiene de vida, y las condiciones para que cumpla con el tiempo ya establecido por la ASHRAE, esto quiere decir, que la lechuga tiene que tener una temperatura de conserva de 0 a 3 grados Celcuis, la humedad que lo rodea debe ser alta (98%), el calor específico para calcular la carga térmica que este tendrá, los contenedores en los que se depositan las lechugas para su almacenamiento, esto sirve para saber cuántos kilogramos tendremos en conserva. Los métodos de transporte y acomodo de las cajas (separación, tipos de tarimas, etc.). Todos estos datos son de suma importancia para proceder al siguiente punto del proyecto. Calculo para el diseño de la cámara fría y selección de los materiales. Esta etapa es la más delicada ya que se busca encontrar los mejores materiales aislantes que sellen herméticamente y cumplan con la función de preservar la temperatura adecuada para la conservación de la lechuga. Se hace el cálculo de la carga térmica del producto, los operarios, las paredes, puerta y techos. Estos tres últimos no se pueden globalizar como un solo calculo tomando en cuenta las áreas de cada pared, ya que el cálculo por lado de la pared, influirá enormemente en la orientación del sol, y la temperatura promedio de la ciudad. Para efectuar estos cálculos, nos tenemos que apoyar de las agencias meteorológicas de la ciudad y del libro de la ASHRAE ya que ahí te explican las formular para conocer las constantes de conductividad térmica y calor específico. Teniendo toda la sumatoria de la carga térmica, se puede dar paso al siguiente punto. Simulación y diseño de la cámara fría.
  • 69. 69 En este paso, tendiendo una visión de las dimensiones de la cámara fría, se simula con software especial el aspecto físico que tendrá la cámara fría y los cálculos que se tomaron en el punto anterior, esto sirve para saber si los cálculos efectuados con idénticos o se aproximan a la carga estimada por software. Es una manera de reforzar la investigación y tener una constancia que se está lleno por buen camino, para este proyecto se utilizaron tres programas de simulación. El Google SketchUp para simulación 3D de cómo se posicionarán las tarimas, cajas, producto, equipo evaporador y paneles aislantes según las especificaciones mencionadas en un principio, el Cool Selector; este software calcula la carga térmica y el equipo condensador que mejor se ajuste a las necesidades para la cámara fría que se está diseñando y el software de INTRACOM, para el cálculo de cargas térmicas. Selección de los componentes que llevara la cámara fría. En este punto ya se conocen las dimensiones de la cámara fría, el producto que se va a almacenar, los materiales que compondrá a las paredes aislantes, ahora tocan seleccionar los equipos refrigerantes que refrigerarán a la cámara fría, como lo es el condensador, el evaporador, la iluminaria, las herramientas para la movilización y acomodo de los productos, la válvula de expansión y los materiales para el suelo. Este proceso es más sencillo, dado que el fabricante te ayuda a elegir los productos que mejor se acomoden al presupuesto y vigencia futura, esto último va a enfocado al tipo de compresor por el refrigerante y su accesibilidad. Es importante elegir el refrigerante que tenga más vigencia para abaratar costes de mantenimiento y reparación. Costes. Este último punto es la conclusión del proyecto, dado que viene globalizado todos los precios, costes y tiempos de fabricación de la cámara fría, es el resultado económico de los cálculos y diseño que se efectuaron en los puntos anteriores, buscando elegir la mejor opción para el cliente y mejor eficiencia en cuestión del tiempo.
  • 70. 70 Conclusión Para preservar una cantidad específica de lechuga es de suma importancia saber dos cosas importantes 1. La cantidad de humedad que necesita para preservarse debe ser del 98% 2. La temperatura a la que debe estar conservada la lechuga en estado de refrigeración es de 0 a 3 grados Celsius Como inicio por medio de la ASHRAE se establecen las propiedades de la lechuga, como su calor latente, especifico, la carga térmica y la temperatura promedio del lugar donde se instalará la cámara fría. Retomando el punto de la temperatura exterior, se va a tomar el promedio anual que son 32°C, esta temperatura representa la temperatura máxima de la ciudad, y mínima de 25°C, teniendo como promedio 28°C. Los espesores del aislante se calcularán en función al material que se utilizará de acuerdo a los requerimientos de la ASHRAE para evitar infiltraciones y condensación. El más apto para este proyecto es la espuma de poliuretano tipo sándwich con chapa de metal galvanizado con detalles grecados, unidos por guías y pernos especiales descritos en este reporte por medio de una grafica de ensamble con un coeficiente de 0,25 W/m.K. Los cálculos realizados son en base al libro teniendo los siguientes datos Espesor del aislante: 96mm Cantidad de lechugas a almacenar tomando en cuenta las dimensiones del recinto y de la resistencia de las tarimas: 2764.8 kg. Carga térmica de la cámara de conservación, datos… 1. Factor de seguridad: 10% 2. Conductividad térmica del muro (bloque hueco):0.8 w/(m.K) 3. Conductividad térmica del aislamiento de panel tipo sándwich: 0.2w/(m.K) 4. Coeficiente global de transferencia de calor: 0.1694w/(m2.k) 5. Incremento de la temperatura: 3°C Ubicación Transferencia de calor por conducción Pared Norte 332.97 𝑊 1136.14 BTU/h Pared Sur 413.15 𝑊 1409.72 BTU/h Pared Este 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h Pared Oeste 428.38 𝑊 1461.69 BTU/h Total 1602.88 𝑊 5469.25 BTU/h Carga térmica del techo: 4411.32 BTU/h
  • 71. 71 Infiltración: 106 KJ/m3 Carga térmica de la puerta más los equipos en general que llevaría como la iluminaria, el producto, los operarios, las renovaciones de aire y carga por conductividad térmica da como total: 21333.51 BTU/h Convirtiéndolo a watts quedaría en: 6877.45 W Cotejándolo con el programa de Intercon insertando los mismos valores da como carga en W: 7277 W Al ser muy poca la diferencia aumentaremos un factor de corrección quedando en 8100 W para que no sobre la potencia dado que habrá momentos que la cámara fría tendrá movimiento extenuante y continuo por lo que al tener un equipo que cumpla con las justas necesidades, será perjudicial en nuestro consumo eléctrico. Teniendo en cuenta estos valores y que al convertirlos a caballos de potencia nos dan 12 Hp. Se procedió a seleccionar los siguientes equipos 1. dos evaporadores ECM-530 dada las dimensiones del recinto (en frente y posteriormente) 2. compresor semi hermético BOHN MBDX1200M6C 3. Válvula de expansión termostática T2/TE2 4. Refrigerante R404A Tomando en cuenta todos los materiales que se mencionaron anteriormente el coste total de la cámara de conserva para las lechugas será de 5021.30 pesos mexicanos.
  • 72. 72 Referencias Alibaba. (2020). Alibaba.com. Obtenido de https://spanish.alibaba.com/product-detail/cold- storage-air-cooler-evaporator-room-cooled-coil- 60803301577.html?spm=a2700.md_es_ES.maylikeexp.3.2ffe1f4bdvecJ3 ASHRAE. (2018). Licensed for single user. © 2018 ASHRAE, Inc. En ASHRAE. Atlanta: Tullie Circle. bioenciclopedia. (16 de febrero de 2017). bioenciclopedia. Obtenido de https://www.bioenciclopedia.com/lechuga/ bohn. (2019). bohn.com.mx. Obtenido de http://www.bohn.com.mx/ArchivosPDF/BCT-062-UCCD- 1-Unidades-condensadoras-MBDX.pdf danfoss. (2016). indubel.com.ar. Obtenido de http://www.indubel.com.ar/pdf/repuestos/valvulas_filtros_controles/danfoss/valvulas- expansion.pdf EcuRed. (s.f.). https://www.ecured.cu/. Obtenido de https://www.ecured.cu/Calor_espec%C3%ADfico Efrén Andrés Díaz. (2015). Instalaciones frigorificas. Isotermia. (21 de Mayo de 2012). Isotermia soluciones termicas. Obtenido de https://www.camarasfrigorificas.es/blog/materiales-utilizados-en-el-aislamiento-termico- de-camaras-frigorificas/ Isotermia. (2020). Isotermia soluciones termicas. Obtenido de https://www.camarasfrigorificas.es/tienda/puertas-frigorificas/puertas-correderas- frigorificas-cortafuegos/puerta-corredera-frigorifica-cortafuegos-ei2-60-certificada/ Max Tec S.A. (2019). maximatec.com. Obtenido de http://www.maximatec.com/downloads/GasesRefrigerantes.pdf Mecalux. (12 de Octubre de 2019). Mecalux Soluciones de almacenaje . Obtenido de https://www.mecalux.com.mx/manual-almacen/tarima/tarima-europea-medidas ULINE. (2019). ULINE.MX. Obtenido de https://es.uline.mx/Product/Detail/H-1218/Pallets/New- Wood-GMA-Pallet-48-x-40?pricode=WB7042&gadtype=pla&id=H- 1218&gclid=Cj0KCQjwwr32BRD4ARIsAAJNf_0dr0zxblQQ1Lbx1AWS-gcYyahQaxLpnm- GWqK6JjW9o3ZYBikT2FYaAsHaEALw_wcB&gclsrc=aw.ds Uline. (2020). Uline.mx. Obtenido de https://es.uline.mx/BL_1805/Uline-Pallet-Trucks