DISEO DE UNA CAMARA PARA REFRIGERACION DE AJO DE EXPORTACION AUTOR: COLLANA TICLAVILCA JHOAN ANGEL ASESOR: RAMIREZ MITANI ANDRES RESUMEN: El Per es un pas netamente agrcola de clima muy variado debido a la situacin geogrfica del pas. En nuestra regin de Arequipa los principales productos de exportacin son: la cebolla, el ajo y la paprika. El ao pasado el ajo peruano ha incrementado las exportaciones y esto se ha desarrollado principalmente en la regin de Arequipa. Los principales pases de destino son: Colombia, EE.UU, Brasil y Ecuador en forma de ajo fresco o refrigerado. Motivo por el cual, contribuyendo al desarrollo econmico, es necesario establecer directrices en torno a un Diseo de cmara frigorfica estableciendo ideas sobre ubicacin, posicin de las cmaras, criterio de dimensionamiento y sobre todo caractersticas que debe cumplir la construccin. El presente trabajo detalla el procedimiento de clculo de una cmara frigorfica para almacenar ajo fresco de exportacin. De los requerimientos que debe cumplir la cmara se obtuvo una hoja de trabajo que resume los principales parmetros para iniciar el diseo. Sumndose a esto las condiciones de almacenamiento que se debe lograr para que las caractersticas organolpticas del ajo se mantengan.

INDICE1. EL AJO 1.1 Descripcion tcnica del producto 1.1.1 Descripcion 1.1.2 Variedades 1.1.3 Aplicacin y valor nutricional 1.1.4 Caracteristicas relevantes para su exportacin 2. EXPORACIONES DEL AJO FRESCO 2.1 Analisis de la condicin actual 3. ANALISIS DE LAS DIMENSIONES Y DE LA CARGA TERMICA 3.1 calculo de las dimensiones requeridas para la cmara 3.2 seleccin y calculo de aislamiento 3.2.1 Espesor del aislamiento de las paredes 3.2.2 Espesor del aislamiento del techo 3.2.3 Espesor del aislamiento del piso 3.3 Calculo de la carga trmica 3.3.1 Aporte calorfico a travs de las paredes, techo y piso 3.3.2 Aporte calorfico debido al producto 3.3.3 Aporte calorfico por respiracin 3.3.4 Aporte calorfico por infiltraciones y cambios de aire 3.3.5 Aporte calorfico de otros 4. REFRIGERANTES 4.1 Clasificacion de los refrigerantes 4.2 Seleccin del refrigerante 4.3 Determinacion de la temperatura de evaporacin y condensacin 4.4 Trazado del ciclo y clculo de las potencias y capacidades de los componentes principales 5. CALCULO Y DETERMINACION DE LOS ELEMENTOS DE LA INSTALACION FRIGORIFICA 5.1 Seleccin de la unidad compresora 5.2 Seleccin del evaporador 5.3 Seleccin de la vlvula de expansin 6. CONCLUSIONES 7. ANEXO 8. BIBLIOGRAFIA

1. EL AJO1.1 DESCRIPCIN TCNICA DEL PRODUCTO 1.1.1. Descripcin Nombre Cientfico: Allium sativum L. Clima: Primera fase (desarrollo del follaje): clima fresco a fro. Segunda fase (formacin de bulbo): clima caluroso y luminoso. poca De Siembra: De febrero a abril de preferencia. Suelos: Suelos sueltos bien drenados y con buen contenido de materia orgnica, pH = 5.8 7.5. Semilla: 1,200-1,500 Kg de dientes semilla/ha. Desinfeccin De Semilla: Tratamiento de semilla (colocar en un cilindro 50 Kg de dientes semilla, aadir un nematicida como Oxamyl (1L/1000Kg de semilla) mas un fungicida como Benomyl (2g/L de agua), esto alcanza para 1000 kg de semilla). Plantacin: Dientes colocados a 2 cm de profundidad, 60 cm entre surcos, 4 hileras por surco, 12 cm entre plantas. Fertilizacin: En la preparacin de terreno incorporar no menos de 20T/ha de estircol de vacuno, ave, etc. algunas semanas antes de la siembra para facilitar la descomposicin. Niveles de fertilizacin: 220-115-220 S: 75, Mg: 20 Fsforo (P) y potasio (K) aplicar a la siembra; el nitrgeno puede fraccionarse 2-3 veces durante el cultivo, tambin puede fraccionarse el potasio; complementar con aplicaciones foliares de micronutrientes. Riego: Aspersin, goteo o por gravedad tecnificado con tubos de PVC. Cosecha: Manual o mecnica. Curado: Deshidratacin de bulbos que es preferible por exposicin al sol, pero no directo. Desmoche: Separacin de bulbos del follaje a 1.5cm por encima del bulbo. Clasificacin: Slo para mercado nacional: Primera: Mayor a 5 cm Segunda: 5 a 3.5cm Tercera: Menor a 3.5cm. Rendimiento: 18,000 kg/ha 6,000 kg/topo. Costos De Produccin: S/. 8,751/ha. S/. 2,917/topo, aproximadamente. Certificado Fitosanitario: Otorgado por SENASA. 3535 Sistema

De Informacin Rural Arequipa-SIRA.http://www.sira-arequipa.org.pe/principal/fichas/hort_ajo.pdf

1.1.2. Variedades Existen, fundamentalmente: el de cscara blanca y el ajo violeta. Entre las variedades sembradas de acuerdo con las regiones naturales destacan: en la sierra, el ajo morado que se siembra en Arequipa, Cajamarca, Ancash y Hunuco. Cuenta con las siguientes caractersticas: un bulbo de 20 dientes con un dimetro promedio de 50 milmetros y un perodo vegetativo de 6 meses.36 En la costa, el Napur (color violceo) y el Massone (cscara blanca) que se cultiva en Majes (Arequipa), caete y Barranca (Lima). Sus bulbos tienen menos de 20 dientes con un dimetro promedio de 40 milmetros y un perodo vegetativo de 5 meses. 37 A continuacin se explica cada variedad de Ajo en el Per:

Ajo Morado: El Ajo Morado es de tamao entre mediano y grande. Est compuesto por un nmero de "dientes", entre 8 y 10, destaca su color morado, y aparece protegido por una tnica de color blanco que forman las "cabezas de ajo". Presenta fuerte olor y un gusto picante y estimulante. Ajo Criollo o Napur: El ajo criollo posee un bulbo grande de color marfil, que tiene entre 11 y 15 dientes. Adems, es uno de los ms vendidos del mercado, ya que tiene buena calidad industrial y su produccin es abundante. Ajo Barranquino: El Ajo Barranquino tiene una forma de bulbo desuniforme, el periodo vegetativo de esta variedad es de 5.5-6 meses y el rendimiento por hectrea sembrada es de 8-10 toneladas por hectrea. Ajo Masone: El Ajo Masone tiene una forma de bulbo desuniforme, adems tambin su periodo vegetativo es mas largo que el de las otras variedades pues es de 7 meses y su rendimiento por hectrea mayor tambin pues tiene un rendimiento de 10-13 toneladas por hectrea. Ajo Chino: El Ajo Chino presenta una calidad inferior al Ajo morado, siendo menos picante y presentando mayores mermas a lo largo del tiempo de almacenamiento si se compara con el morado, pero esta variedad tiene un buen rendimiento pues puede llegar a rendir hasta 16 toneladas por hectrea.3836 Ministerio

De Agricultura- MINAG: http://www.minag.gob.pe/download/pdf/sectoragrario/agricola/lineasdecultivosemergentes/AJO.pdf 37 Ministerio De Agricultura- MINAG: http://www.minag.gob.pe/download/pdf/sectoragrario/agricola/lineasdecultivosemergentes/AJO.pdf 38 http://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/prospectiva/Ajo1_doc.pdf

1.1.3. Aplicaciones y valor nutricional

1.1.3.1. Usos El ajo es un producto antiguo del Asia Central, utilizado especialmente como planta medicinal, tambin tiene mucha presencia en la gastronoma pues es el que da sabor en muchos platos. El ajo ejerce un cierto efecto sobre numerosos rganos de nuestro cuerpo y sobre numerosas partes de nuestra fisiologa: Ayuda a combatir un buen nmero de hongos, bacterias y virus. Reduce la presin arterial y el colesterol. Ayuda a reducir el bloqueo de las arterias y a reparar los daos causados por la arterioesclerosis. Ayuda a prevenir y aliviar la claudicacin intermitente (dolor en las piernas al caminar causado por la arterioesclerosis). Acta como antiinflamatorio. Su uso prolongado ayuda a prevenir ciertos tipos de cncer. Ayuda a incrementar el nivel de insulina en el cuerpo, reduciendo as los niveles de azcar en la sangre. Algunos estudios parecen demostrar que el ajo incrementa ligeramente el nivel de serotonina en el cerebro ayudando a combatir el estrs y la depresin. A continuacin se presentan diversos usos del ajo: Uso Interno _ Circulacin _ Diurtico _ Bactericida _ Digestivo _ Antihelmntico

Uso externo _ Picaduras de insectos _ Dolor de odos _ Ardor de Pie 1.1.3.2. Aplicaciones El ajo tiene diversas aplicaciones y propiedades, sobre todo tiene propiedades en cuanto a salud se refiere pues es muy recomendado para prevenir y sanear algunos males en el ser humano. 40 Las diversas propiedades se presentan de la siguiente manera: Ajo para prevenir el cncer Los Efectos Circulatorios Los Desrdenes del Sistema Digestivo Los Desordenes en la Piel La tos ferina 4140 http://www.saludparati.com/ajo.htm 41 http://www.universoenergetico.com.ar/news/propiedades-y-beneficios-del-ajo/

1.1.4. Caractersticas adicionales relevantes para su exportacin 1.1.4.1. Norma Tcnica de produccin aplicable Requisitos fitosanitarios del ajo Segn el comit tcnico andino de sanidad agropecuaria, el Grupo Sanidad Vegetal, acord una serie de normas en su decimotercera reunin en la cual se establecieron requisitos fitosanitarios para productos agrcolas entre ellos el ajo. Requisitos fitosanitarios: Ajo Familia: Liliaceae Gnero y especie: Allium sativum 42 Bulbos frescos, refrigerados para consumo: _ PF Requerido _ CF Requerido _ IF Requerido DA Debe llegar: - Libre de Trogoderma spp. y otros dermstidos de importancia econmica _ TR En caso necesario Material procesado para consumo o uso industrial: PF No Requerido _ CF No Requerido _ IF Requerido Abreviaturas: _ CF Certificado Fitosanitario de Origen. _ CPE Cuarentena de Post entrada. _ CPPO Constatacin Previa en el Pas de Origen. _ DA Declaracin Adicional. _ IF Inspeccin Fitosanitaria. _ OD Otras Disposiciones. _ PF Permiso Fitosanitario.

_ RE Requisitos Especficos. _ SF Seguimiento Fitosanitario. _ TR Tratamiento Fitosanitario. 43 1.1.4.2. Estndares internacionales de calidad aplicables 1.1.4.2.1. Cumplimiento a la Legislacin de Residuos Qumicos Esto es segn el mercado de EE.UU. el cual ha puesto normas y estndares de calidad para que un producto sea aceptado en su mercado, como bien sabemos y vamos a ver mas adelante EE.UU. es un pas destino muy importante y el cual tiene mucho potencial. Para que los productos como el ajo ingresen a los EE.UU., estos se aseguraran que nuestro producto cumpla con la legislacin de residuos qumicos43SENASA.

Defensa Fitosanitaria.:http://www.senasa.gob.pe/servicios/sanidad_vegetal/defensa_fitosanitaria/00020.pdf

1.1.4.2.2. Estndares de Madurez _ Los bulbos debern presentarse con las caractersticas del cultivar bien definidas, fisiolgicamente desarrollados, enteros, sanos, secos (con excepcin de los semi-frescos y frescos), limpios, bien formados, firmes y presentarse con las races cortadas contra la base. _ Se pueden presentar en atados de seis bulbos como mnimo. Para liar los atados se utilizar cordel, rafi a o cualquier otro material adecuado. Los tallos se cortarn niveladamente a una longitud no mayor de 25cm, si es en ristras: las ltimas hojas debern estar atadas con hilo, rafi a o similar. sea cual fuere el modo de presentacin, los tallos se han de cortar netamente.44 Instituto

Interamericano de Cooperacin para la Agricultura Representacin del IICA en Nicaragua. Guia Practica para

_ Si la exportacin se realiza por va martima debe mantenerse en contenedores refrigerados entre 7 - 10 C, (45 - 50 F) y la humedad relativa entre 70 80%. _ No ser permitida la comercializacin de ajos que presenten residuos u otros elementos nocivos a la salud. 1.1.4.2.3. Estndares de Empaque _ Es importante limpiar los bulbos, se seleccionan y se clasifican por calibres. _ Se envasan en cajas de madera o de cartn o bien en bolsas y finalmente se etiquetan de acuerdo con la normativa vigente.

2. EXPORTACION DEL AJO FRESCO2.1 ANLISIS DE LA SITUACIN ACTUAL La produccin de ajo en el Per es importante debido a que de los pases pertenecientes a la Comunidad Andina (CAN), el Per es el pas que ms volumen de produccin ha tenido de este producto, superando en 3 veces a Venezuela que es su mayor competidor en la regin. El Per es un gran exportador de ajo y sobre todo de ajo fresco siendo nuestros principales compradores Chile y EE.UU. Crecen 470% las exportaciones de Ajos. Son 4.6 millones lo exportado contra los US 805 mil del 2009. Ahora en el 2011 estamos manteniendo una exportacin apreciable como se muestra en la siguiente tabla dada por AGRODATAPERU. Exportacin Ajos Frescos. Enero 2011 En Enero se exporta US 272 mil a un precio promedio distorsionado de US 1.14 kilo.

A Mxico se exporta US 219 mil a un precio promedio de US 2.58 kilo por 85 mil TM, a Colombia se exporta US 52 mil a un precio promedio de US 0.34 kilo por 154 mil TM.

Las exportaciones a Colombia se realizan por el pase fronterizo de Tumbes y por empresas con sede en esa departamento. Es evidente que los precios estn Sub valuados.

(FUENTE AGRODATAPERU)

3. Anlisis de las dimensiones y calculo de carga de la cmara de refrigeracinEn esta parte se determinara la dimensin, para ello se ha promediado el valor de las exportaciones de la empresa Mc & M s.a. de ajos frescos (anexo3) El valor referencial que se ha tomado corresponde 23 000 kg de ajos fresco es la cantidad que exporta mensualmente. Para dimensionar la cmara se ha elaborado una hoja de proyecto de la cmara con la finalidad que cualquier persona sea capaza de recopilar informacin de cualquier producto y poder decidir la capacidad de almacen frigorfico. Apendice A 3.1 Calculo de las dimensiones requeridas para la cmara Los criterios para el diseo de una cmara frigorfica o de refrigeracin, deben considerar los siguientes puntos: Capacidad de almacenamiento Espacios para operaciones internas, esta ligado mas bien a la forma como se manipula la carga: montacargas manualmente o carretillas. Espaciamiento de las mercancas. Depende de la presentacin del producto (en tarimas) Capacidad de produccin en el campo, y fechas de cosecha. Esta es la mas importante, puesto que de nada sirve establecer la capacidad sin tomar en cuenta la produccin en el campo. Es el nico factor que nos permite determinar cuando ser necesario una ampliacin de la cmara segn las condiciones del mercado. Las especificaciones tcnicas para una cmara industrial estn basadas en un programa exclusivo de explotacin es decir los usos previsibles de la cmara(varios productos), los cuales toman las condiciones mas severas: entradas mxima de los productos en el dia mas caluroso, asi como las condiciones minimas que se debe satisfacer durante los periodos de clima frio. El proyectista conociendo plenamente estos escenarios determina los balances trmicos, la potencia frigorfica, asi como los dems componentes que forman parte de una instalacin frigorfica. En el contexto general para efectos de comparacin y costos entre diferentes opciones de cmara frigorfica, a las ya anotadas condiciones tcnicas se debe establecer lo siguiente: Productos tratados: Se debe especificar la clase de productos ajos, cebolla, ctricos, etc. Tambin informacin sobre los embalajes, toneladas diarias de productos a

refrigerar y/o congelar, temperatura de los diversos productos de entrada y frecuencias de entradas y salidas en el curso de la semana. Condiciones de almacenamiento: Establecemos la temperatura de almacenamiento, el rango permisible de variacin de temperatura, tiempo de almacenamiento del producto, manipulacin de la carga, carretilla manual, montacargas. Almacn frigorfico: Debemos tener en cuenta el numero de cmaras, la ubicacin, situacin de la cmara. Medio Ambiente: Se debe recopilar informacin respecto al clima local, tal como para una jornada diario la temperatura mxima y minima para los periodos calurosos y frios del ao. Registro de la temperatura media exterior anual. Humedad Relativa del aire.

Otro termino que debemos tener en cuenta es la densidad de almacenamiento, esta es la cantidad en metros cubicos por masa de productos almacenados, esta depende del tipo de almacenamiento y es aplicable para productos en pallets (tarimas). En el caso de productos que se almacenan en rieles se utilizan el metro lineal para especificar la densidad de almacenamiento. Para nuestro caso, el sistema de manipulacin esta basado en cargas unitarias, es decir manipulacin de cargas con tarimas. En instalaciones frigorficas modernas se utilizan cargas unitarias con tarima. Existen dos tipos de tarimas normalizadas en Europa la P10 (100x120 cm o 40x48 pulg.) y la que se utiliza corrientemente P8 (80x120 cm o 32x48 pulg.) la importancia de adoptar una norma radica en la facilidad, eficacia, seguridad y agilidad de acuerdo al equipo de manipulacin. Los volmenes de tarimas normados para las P8 y P10 son 1.82 m3 y 2.28 m3 respectivamente. Para determinar realmente el volumen utilizado se debe tener en cuenta los siguientes factores: Distancia entre tarimas que permita una movilizacin y circulacin de aire adecuada. Distancia a colocar las tarimas respecto a los muros (paredes), techo Para evitar una prdida considerable de volumen los clculos deben realizarse sobre una base mnima de tarima de 3.5 m3 para las P8 y de 5 m3 para las P10 (17)

Se admite generalmente que la carga unitaria de las tarimas (peso del contenido, excluida la tarima propiamente dicha) esta comprendida en el rango siguiente: Tarima P8 350 a 650 kg. Tarima P10 600 a 950 kg. De acuerdo a lo establecido, podemos agregar lo siguiente en torno al embalaje que en si determinara la capacidad de la antecmara y cmara. A EE.UU se comercializan en cajas de cartn de 10 Kg. Netos (22 lbs) y tambin se puede utilizar cajas de 13.5 kg netos (30lbs), para clculos se tomara el mayor. Las dimensiones de las cajas no estn estandarizadas en los principales mercados, pero en general se recomienda utilizar cajas de 40x30x24.5 cm y 30.5x25.4x 38 cm para EE.UU, generalmete se colocan 9 cajas por nivel y 11 niveles de altura en una tarima Tomando en cuenta la norma europea para una tarima P10 donde admite una carga unitaria de 950 kg. Es tolerable que para este tipo de embalaje se tome 8 niveles de altura en una tarima (9x13.5x8=972 Kg) Para establecer plenamente las dimensiones de la cmara se elaboro una hoja de trabajo (Anexo 1) utilizando esta tabla el proyectista podr determinar la capacidad requerida para cualquier cmara que almacene ajos. La altura interna de la cmara ser 3.5 m que es suficiente para cubrir los 8 niveles de altura de las cajas de ajos incluido la tarima, hasta ahora no se ha mencionado la capacidad de almacenamiento. La longitud necesaria para almacenar los 23 000 kg de ajos frescos, determinada como parte de un promedio de las exportaciones de las lista del Anexo 3, estar restringido al alcance de 15 m a mas. El ancho necesario para almacenar las 1728 cajas distribuidas en 72 cajas/ tarima y los espacios para que transite la montacargas es de 10 m. Entonces L=15m A=10m H=3.5m

La precamara estar sujeta a la construccin de los galpones tpicos industriales ya su inversin no es costosa en comparacin con la cmara frigorfica las paredes pueden ser planchas de Isopanel para que mantengan una temperatura promedio de la almacenamiento y la temperatura exterior.

3.2 Seleccin y Calculo de Aislamiento Existen materiales o combinaciones de materiales que tienen en su interior bolsas de aire o un fluido gaseoso diferente al aire, o bien espacios al vacio que retardan la transferencia de calor, estos materiales que pueden estar constituidos por partculas o fibras con aglutinadores o sin ellos se le conoce como aislante trmico. La seleccin del aislante tiene mucha importancia en la operacin de una planta frigorfica, y el conocimiento de cada uno de ellos, nos ayudara a seleccionar el mas idneo para nuestra aplicacin en particular. Un buen aislamiento con un espesor optimo representara bajos costos. Para seleccionar se debe tener en cuenta lo siguiente: La conductividad trmica La resistencia a la compresin La densidad La combustibilidad La permeabilidad del agua Estas propiedades de los aislamientos se dan en la siguiente tabla 1 Tabla 1

Otras consideraciones que debemos tomar en cuenta al momento de seleccionar el aislante, es la autoignicion que puede tener lugar cuando fluye un combustible que tiene como aislante un material fibroso. La resistencia en los aislamientos al fuego, la encontramos en materiales a partir de silicato de calcio, como tambin en el vidrio celular, fibra de vidrio y lana mineral. En instalaciones frigorficas comerciales se deben utilizar barreras antivapor que resista la difusin del vapor de agua. Como sabemos la mayor parte de los minerales aislantes estn constituidos por poros pequeos o clulas que contienen aire, esta se coloca en lado caliente del aislamiento. Los materiales usados como barreras antivapor o como acabados son clasificados en tres grupos: Recubrimiento: pintura, material asfaltico, resinoso o polimerico.

Membranas: filtro o papel recubierto con aceite, papel laminado con hoja de aluminio, hoja de metal o lamina plstica. Materiales en laminas (tejido metalico o planchas) entre los mas usados tenemos laminas de aluminio, planchas de acero con recubrimiento galvanico y polietileno. Actualmente, el aislante trmicos mas utilizados es el Poliuretano, y como barrera antivapor el material usado son las laminas de aluminio, tal como se muestra en la tabla 2. Tabla 2

3.2.1 Espesor del aislamiento de las paredes Para determinar el espesor econmico existen mtodos que hacen intervenir el precio de aislamiento, el costo de energa, recuperacin de la inversin. Por otra parte tomar valores de coeficiente global de transferencia de calor que han sido elaborado desde el punto de vista econmico y que son aceptados. Existe una relacin lineal aproximada como podemos ver en la tabla 3 Tabla 3

La temperatura ambiental del bulbo seco, bulbo hmedo y humedad relativa de la ciudad de Arequipa, lugar donde va funcionar nuestra cmara, esta en la siguiente tabla 4. Tabla 4 Temperatura Ciudad de Arequipa Minima Maxima Promedio Temp. Bulbo Seco Temp. Bulbo Humedo Humedad Relativa 9o C 8o C 27% 21 o C 20 o C 70% 15 o C 14 o C 46%

Condiciones de almacenamiento ptimo para las principales especies de frutas y hortalizas y la vida de postcosecha mxima esperada bajo esas condiciones. TEMPERATURA (C) HUMEDAD RELATIVA (%) 85-90 95-100 85-90 95-100 65-70 85-95 95-100 85-90 85-90 85-90 TIEMPO DE ALMACENAMIENTO (das) 28-42 10-14 49-56 14-21 180-210 7 14-21 28-42 14-28 28-42

ESPECIE A-B Aceituna fresca Acelga Acerola Achicoria Ajo Albahaca Alcaucil Alcayota Anan Anona

5-10 0 0 0 0 0 0 7 7-13 5-7

Apio Apionabo Arndano azul Arndano r

0 0 -0.5-0 2-4

98-100 97-99 90-95 90-95

30-90 180-240 14 60-120

Fuente: Cantwell, 1999; Sargent et al., 2000; McGregor, 1987 Para efectos de calculo y asegurar las condiciones de diseo seleccionamos como temperatura de diseo 21 o C. La temperatura de conservacin prolongada es de 0C que es la temperatura recomendada para el almacenamiento en cmaras frigorficas. En la siguiente tabla 5 se resume los resultados referentes a las paredes de la cmara. Tabla 5 Temperatura de las paredes oC oF Temperatura Temperatura del medio exterior Temperatura de la superficie exterior de la pared Temperatura de la superficie interior de la pared Temperatura del medio interior 21 21 0 0 69.8 69.8 32 32

La diferencia de temperatura entre los dos medios para poder estimar el coeficiente global de transferencia de calor ser: 0 Interpolando de la tabla 5 obtenemos el coeficiente global de transferencia de calor, el cual es 0.345 Kcal/m2hC (0.404 W/m2K) con este valor de U podemos calcular ex del aislante. T(C) 20 21 30 U(Kcal/m2hC) 0.35 0.345 0.30 U(W/m2K) 0.41 0.404 0.35

El coeficiente U puede ser calculado mediante la ecuacin 3.1 Donde: h i : coeficiente de conveccin en el interior de la cmara h e : coeficiente de conveccin en el exterior de la cmara ex : espesor de los materiales aislantes y barrera antivapor k : conductividad trmica de los materiales aislantes y barreras antivapor

U : coeficiente global de transmisin de calor Los coeficientes de conveccin interior y exterior se puede obtener de la tabla de conductancia y resistencias de superficies para el aire. Tabla 6 (Tomado de ASHRAE Handbook of fundamentals, 1981) Tabla 6

Entonces los valores h i y h e de la tabla Considerando superficie interna, Aire quieto Vertical, flujo de calor ascendente h i =1.46 BTU/h ft2 F = 8.29 W/m2K La velocidad del viento 3 m/s en la superficie externa de la camara h e =4.00 BTU/h ft2 F =22.71 W/m2K

Reemplazando en la ecuacin 3.1 x 0. 0 8. 9 .7 x 0.0 68 0.0005 0.0 0.0005 0.0

. Entonces seleccionamos un aislamiento que tenga como minimo 62 mm de espesor. El espesor total de la pared es 62+0.5+0.5=63mm, lo mas recomendable es evitar un riesgo y seleccionar un espesor 76.2 mm (3 pulg.) lo cual tambin es el que se encuentra en el mercado. 3.2.2 Espesor del aislamiento del techo Los criterios es el mismo de las paredes.

Interpolando de la tabla 6 obtenemos el coeficiente global de transferencia de calor, el cual es 0.345 Kcal/m2hC (0.404 W/m2K) con este valor de U podemos calcular ex del aislante. El cambio es en los coeficientes de conveccin h i y h e: Considerando superficie interna, Aire quieto Horizontal, flujo de calor descendente h i =1.08 BTU/h ft2 F = 6.13 W/m2K La velocidad del viento 3 m/s en la superficie externa de la camara h e =4.00 BTU/h ft2 F =22.71 W/m2K Reemplazando en la ecuacin 3.1 x 0. 0 6. .7 x 0.0 68 0.0005 0.0 0.0005 0.0

. El espesor ha ulizarse es el mismos 76.4 mm (3pulg.) porque adems del aspecto fsico debe considerarse la esttica. Por lo tanto las paredes, el techo y la puerta tendrn un espesor del aislante de 3 pulg.

3.2.3 Espesor del aislamiento del piso

El espesor del aislamiento debe estar ligado a ciertas consideraciones tcnicas,las mismas que sern analizado a continuacin: La carga estatica debido al peso de la estructura y de la carga a refrigerar La carga dinmica concentrada debido al montacargas La temperatura de operacin de la cmara influir en el riesgo de congelacin del suelo con consecuencia de destruccin del piso. La temperatura de operacin de la cmara permite simplificar la seleccin de los materiales y espesor del piso de la cmara. Para eliminar el fenmeno de la capilaridad, en la base del terreno se colocara una capa de piedras secas y sobre esta se aplicara una capa de brea antivapor, respecto a la carga dinmica debido al montacarga por lo general es de 5 toneladas esta vinculada directamente con el espesor y tipo de construccin. En la seccin 3.3.1 se analizan lastres posibles configuraciones y su aislamiento. 3.3 Calculo de la carga trmica Para establecer el sistema de refrigeracin debemos realizar un calculo preciso de la carga de refrigeracin. Para ello debemos considerar las fuentes de calor que influyen: Aporte calorfico a travs de las paredes, techo y piso Carga del producto Cambio de aire e infiltraciones Otra fuentes de calor; luces, personas, motores elctricos y otros. 3.3.1 Aporte calorfico a travs de las paredes, techo y piso La ganancia de calor a travs de las paredes depende del material con que son construidas, conductividad trmica, el tipo de aislamiento, el espesor de aislamiento y la diferencia de temperatura entre el espacio refrigerado y la temperatura del ambiente local. Para conocer el aporte calorfico a travs de las paredes primero debemos conocer el coeficiente global U, utilizando los coeficientes de conveccin y espesores ya determinados.

8. 9

.7

0.076 0.0 68 0. W m

0.0005 0.0

0.0005 0.0

Luego el aporte calorfico a travs de las paredes se determina Donde

Q : aporte calorfico (W) S : superficie de transferencia exterior, m2 T:diferencia de temperatura (entre la temperatura ambiente y temperatura del espacio refrigerado) Esta T esta influenciada por a) intensidad de la radiacin solar b) orientacin de las paredes respecto al sol c) del estado del cielo (nublado o despejado) d) duracin de insolacin

Entonces podemos realizar un cuadro en la cual indique indique las temperaturas con la correccin debida a la radiacin. Temperatura Temperatura exterior (C) cmara (C) Techo 150 32 0 Pared norte 35 21 0 Pared oeste 52.5 26 0 Pared este 52.5 26 0 Pared sur 35 24 0 Piso 150 24* 0 Heating ventilating airconditioning guide, recomienda temperatura entre 3 y 6C Orientacin Techo Pared norte Pared oeste Pared este Pared sur Coef. Global U (W/m2C) 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 rea (m2) 150 35 52.5 52.5 35 Diferencia de temperatura(C) 32 21 26 26 24 Orientacin rea (m2) Diferencia de temperatura 32 21 26 26 24 24 incrementar la

Aporte calorfico(W) 1584.00 242.55 450.45 450.45 277.20 3004.10

Aporte calorfico del Piso

Para determinar la ganancia de calor debido al piso, se dan dos arreglos para construir el piso de la cmara: (1) Utilizando hormign armado con 300 mm de espesor; por tanto k Q xSx T e .6 Q x 50x 9560W 0. (2) Bloques huecos de hormign L (100 mm) con una capa de asfalto (10 mm) y dos capas de mortero de cemento, por tanto el coeficiente de pelcula con flujo de calor hacia arriba (hi= 9.26 W/m2K) es: U Luego 0. 0. 0.0 0.7 0.0 . 0.0 . .7 W m 9. 6

Q .7 x 50x 986 W Comparando los dos arreglos vemos que en el primer caso es mas eficiente pero resultara costoso, por lo tanto usamos el segundo arreglo. Finalmente Aporte calorfico Q (W) Paredes y techo 3004.1 Piso 9864.00 Total 12868.1 3.3.2 Aporte calorfico debido al producto Para poder determinar la cantidad de calor a remover de un producto colocado en una cmara de refrigeracin a mayor temperatura de almacenamiento, debemos conocer el estado del producto desde que entra hasta su estado final, el peso, calor especifico sobre y bajo la temperatura de congelacin, temperatura de congelacin y calor latente, cuando cierta cantidad de producto es enfriado desde un estado a otro, debemos utilizar una o todas las formulas siguientes: Calor removido desde una temperatura inicial hasta o sobre la temperatura de congelamiento: ( ) Calor removido desde una temperatura inicial hasta la temperatura de congelamiento del producto ( ) Calor latente del producto Calor removido desde la temperatura de congelamiento hasta una temperatura final menor que la de congelamiento ( ) Donde: Q : calor removido KJ

m : masa del producto Kg. C : calor especifico del producto sobre la temperatura de congelamiento KJ/KgC T1: temperatura inicial C T2: temperatura mas baja o sobre temperatura de congelamiento. C Tf: temperatura de congelamiento C hfg: calor latente de fusin KJ/Kg T3: temperatura final bajo congelamiento C

El calculo estar basado en un promedio de 23000 Kg. En las condiciones de almacenamiento establecidas, las propiedades del ajo estn en la tabla 7.1 Ashrae Para el ajos fresco se utilizan cajas de cartn corrugados de plancha de fibra de dos piezas que tiene las siguientes propiedades termofisicas. Densidad 9 0 g m Conductividad termica k= 0.016 W/m2K Calor especifico Cp= 1340 J /KgK La masa de una caja de carton es de 1.35Kg (largo 40cm, ancho 30cm y altura 24.5cm) la temperatura a la cual ingresan las cajas con el producto es 21C hasta llegar a los 0C. Por lo tanto la carga del producto ser: Producto m= 23000 kg Cp= 0.69 Btu/lbF= 0.69x4186.8 = 2889 J/KgK T=21C ( Embalaje N= 1728 cajas m=13.5 kg Cp=1340 J /KgK T=21C . ( ) )

Tarima T N=24 tarimas m=30 Kg. Cp=2803 J/ KgK T=21C ( ) Entonces el aporte calorfico debido al producto es: Aporte calorfico (KJ) Producto 1395387 Embalaje 656450 Tarima 42382 Total 2094219 KJ Una vez calculada la carga del producto tenemos que encontrar la carga equivalente en 24 horas, es cierto que el equipo es diseada para trabajar continuamente y sin dao, entonces por un buen mantenimiento no es posible asegurar la produccin frigorfica calculada en 24 h. Un criterio que nos un periodo de trabajo es el desescarchado.

Para cmaras industriales : 18 a 20 h. Entonces la carga debido al producto, embalaje y tarima es:

3.3.3 Calor por respiracin del producto.

Mediante la refrigeracin se reduce la tasa de respiracin y por lo tanto se puede conservar el alimento por un tiempo mayor, al reducirse su ritmo metabolico. La congelacin detiene el proceso de la respiracin, las tasas de respiracin y el calor desprendido, se puede relacionar con la temperatura tal como se ve en la tabla 2.1 De la tabla para el ajo la tasa de respiracin / alimentos almacenados, vamos a tomar 20W/Ton. . 3.3.4 Aporte calorfico debido al cambio de aire e infiltraciones El aire en las cmaras frigorficas juegan un papel importante en la conservacin de los productos sean animales o vegetales. La respiracin de los productos, la presencia de personal en el interior, ciertas reacciones qumicas empobrecen el aire. Para contrarestar los efectos que se puedan derivar de variacin de la composicin qumica del aire es necesario renovarlo y reemplazar por aire fresco En las cmaras frigorficas una gran parte de la renovacin proviene de las aberturas de la puerta. La carga calorfica por renovacin de aire es calculada por la ecuacin, esta expresin muestra que depende tanto de las condiciones ambientales y interiores de la cmara, es decir temperatura y humedad relativa. ( )

Donde: N: numero de renovaciones por dia V: volumen interior de la cmara, m3 v: volumen especifico del aire en condiciones ambientales (exterior) KJ/Kg. ha: entalpia del aire en las condiciones ambientales exteriores. KJ/Kg.

hf: entalpia del aire en las condiciones interiores de la cmara KJ/Kg. Para determinar las propiedades fsicas del aire, hacemos uso del diagrama psicrometrico de la fig 3.3 evaluadas a las temperaturas promedio de la tabla VIII

De la tabla 7.8 y de la carta psicomtrica para condiciones atmosfricas internas. N=2 V = 15x10x3.5 = 525 m3 va = 0.845 m3/kg ha = 13.95 Kcal/Kg.= 58.31 KJ/Kg. (

hf = 2.3 Kcal/Kg. = 9.61 KJ/Kg. . ( . . ) ( )

3.3.5 Aporte calorfico de los equipos elctricos y personas Para determinar el aporte, debemos primero conocer cuntos focos, motores y otros equipos elctricos. Para luces elctricas

. Para motores elctricos

(

)

.

Por trabajadores

Aporte calorfico por : Luces Motores Personas Total

Q(KJ/h) 21648 6713 1336 29697

Por lo tanto la carga trmica total que necesita nuestra cmara de refrigeracin es : Aporte Calorifico por : Paredes, techo y piso Producto Respiracin Infiltracion Otros (luces, motores y personal) Subtotal Factor de seguridad Total Q en (KJ/h) 46325 104711 1987 3025 29697 185745 0.1*185745 204320KJ/h=48880Kcal/h

4.Refrigerantes4.1 Clasificacion de los refrigerantes: Los refrigerantes se clasifican en dos grandes grupos: Refrigerantes primarios, son sustancias qumicas que utilizan su calor latente de vaporizacin para absorber calor de un cuerpo o sustancia a enfriar, se caracteriza por su tendencia a vaporizarse a bajas temperatura al absorber calor y se condensan fcilmente cuando ceden su calor latente al medio ambiente. Estos refrigerantes son usados en sistemas de refrigeracin directa. Los refrigerantes primarios usados en refrigeracin domestica y comercial son: Amoniaco R717 Refrigerante 12 R12 Refrigerante 22 R22 Refrigerante 502 R502 Refrigerante 134a R134a Refrigerante 125 R125 Refrigerantes Secundarios, Son aquellos refrigerantes que han sido enfriado por algn refrigerante primario para luego enfriar o absorber calor de una sustancio o cuerpo. Estos refrigerantes son usados en sistemas de refrigeracin indirecta. Se caracterizan por tener bajo punto de congelacin y bajo punto eutctico. 4.1.1 Comentarios sobre algunos refrigerantes primarios De los refrigerantes mencionados pasaremos a tratar los que actualmente estn en vigencia, pero tambin de los que dejaran de utilizarse. R 12 Su formula qumica es CCl2F2 se le denomina Diclorodifluorometano, hasta ahora es uno de los refrigerantes mas usado. Tiene la particularidad de ser misible con aceite en cualquier proporcin y temperatura lo que garantiza buena operacin de la planta frigorfica. Sin embargos sus inconvenientes surgen en el momento de fugas, ya que es difcil de detectar ya que es incoloro e inodoro, no puede operar a bajas temperaturas (temperatura de ebullicin -29.8C). Su agresin al medio ambiente queda clara porque tiene una ODP de 1. Se recuerda que el ODP es el potencial de destruccin del ozono. R 22 Su formula qumica es CHCLF2, se lo denomina clorofluorurometano, Su aplicacin es en instalaciones frigorficas de mediana y baja temperatura hasta 40C, no crea problemas. Este refrigerante tiene algunas desventajas siendo la principal su irregular miscibilidad con los aceites, lo cual ocasiona problemas en la

instalacin. Este refrigerante al poseer cloro se le asigna un ODP de 0.05 y un GWP de 0.35. se lo debe considerar como un candidato a mediano plazo. R 502 Es una mezcla azeutropica de R22 y de R115 en una proporcin de 48.8 y 51.2 respectivamente. Este refrigerante tiene la ventaja que puede ser usado a muy bajas temperaturas a causa de su punto de ebullicin que es 5C inferior al R22 (esto es -45C). Este refrigerante tambin ha sido vetado por la convencin de Montreal por causar daos a la capa de ozono. R 134a Es una alternativa al refrigerante R12, pertenece al grupo de los HFC, al no tener el cloro no es miscible con los aceites minerales, pero es compatible con aceites sinteticos como el polister. Se evapora a -28.4C a presin atmosfrica, pero se prev su utilizacin en instalaciones frigorficas que no tengan una temperatura inferior a -15C ya que se ha comprobado que a partir de esta temperatura disminuye su eficiencia termodinmica en relacin al R12. 4.2 Seleccin de Refrigerante El refrigerante que vamos a utilizar es el R134a para un sistema primario, es del grupo de los hidrocarburos. Su nombre es tetrafluorometano y su formulacin es CH2F-CF3. Actualmente se esta imponiendo en las instalaciones modernas de refrigeracin industrial debido a que no influye nocivamente a la capa de ozono, es decir es un refrigerante ecolgico. Su potencial de agotamiento de ozono (ODP) es nulo y su potencial peligro global (GWP) es 1300, en comparacin con el R12 cuyo GWP es 8100. A pesar de que su disponibilidad no es muy grande, es el reemplazante de otros refrigerantes (principamente del freon o R12) a mediano y largo plazo. 4.2.1 Tipos de sistema de refrigeracin Los sistemas de refrigeracin se clasifican de acuerdo al tipo de refrigerante que estn utilizando. Asi tenemos, los que utilizan refrigerantes primarios se le conocen como Sistema de refrigeracin directa o de expansin directa de una etapa, mientras que los que utilizan refrigerante secundario, Sistema de refrigeracin indirecta. 4.2.2 Seleccin del sistema de refrigeracin El sistema de refrigeracin ha utilizar ser el de compresin directa, debido a que la temperatura de operacin de la cmara es 0C la diferencia de temperatura no es muy elevada, y la relacin de compresin. Ademas es mas simple trabajar. 4.2.2a Sistemas de refrigeracin directa, estos sistemas operan estrictamente con refrigerante primario es decir refrigerante CFC ya que estn siendo reemplazado por los HFC, tales como el R134a, R404a, R401a, etc. O sino pueden operar con amoniaco

La figura 4.2 muestra un ciclo de refrigeracin bsico de un sistema directo de una sola etapa. En este sistema de refrigeracin se encuentran cuatro componentes bsicos, compresor, condensador, valvula de expansin y evaporador. El ciclo tiene dos presiones alta y baja, que permite completar un ciclo y efectuar el efecto refrigerante. Los diagramas de refrigeracin se analizan mas fcilmente con el diagrama de Mollier, en una grafica de presin vs entalpia (diagrama ph)

En la figura 4.2 observamos el diagrama p-h del ciclo bsico de refrigeracin, los puntos correspondientes a los diferentes estados, el trayecto - - - - es un ciclo ideal, mientras el trayecto 1-2-3-4-1 representa un ciclo real, en el cual el vapor entra al compresor recalentado, se dice que el ciclo incluye una compresin seca El ciclo bsico (ideal) representado en el diagrama p-h presenta los siguiente: - Compresion isentropica de vapor saturado.

- - -

Enfriamiento y condensacin del vapor a presin cte. Expansion isentalpica en las vlvulas de expansin Vaporizacion del refrigerante liquido en el evaporador

Los ciclos reales son un poco diferentes a los ciclos reales en: Subenfriamiento del liquido, para una temperatura de condensacin dada la carga frigorfica aumenta cuando el refrigerante a la salida del condensador es enfriado antes que alcance la valvula de expansin. Recalentamiento a la aspiracin, Los vapores que salen del evaporador son recalentados en algunos grados, se conoce como grados de recalentamiento el incremento el incremento de temperatura que tiene el vapor saturado, en la figura vemos del punto a . El efecto de recalentamiento es disminuir ligeramente la capacidad del compresor y del sistema, aumenta la eficiencia volumtrica del compresor y hay menos riesgo de dao al compresor a causa del golpe del liquido. Caidas de presin, Las cadas de presin se producen inevitablemente en los conductos y los intercambiadores de calor, resultando un mayor consumo de energa al reducir la capacidad del compresor. Compresion no isentropica, La compresin real consume mayor potencia y la temperatura de descarga del refrigerante es mayor a la teorica. 4.3 Determinacion de la Temperatura de Condensacion y Evaporacion La temperatura de Evaporacion, Para determinar la temperatura de evaporacin del refrigerante, esta depende de las condiciones de humedad relativa del local a enfriar es decir del producto a enfriar (conservacin). El T depender si el evaporador tiene o no ventilador. Humedad T del evaporador Relativa (%) Conveccion natural Conveccion forzada F C F C 85-91 12-14 6.6-7.7 8-10 4.4-5.5 90-86 14-16 7.7-8.8 10-12 5.5-6.6 85-81 16-18 8.8-10 12-14 6.6-7.7 80-76 18-20 10-11 14-16 7.7-8.8 75-70 20-22 11-12 16-18 8.8-10 Fuente Separata Ing. Ramirez Luego Tcamara=0C T= 10C (HR=70% y conveccin forzada)

La temperatura de condensacin Para determinar la temperatura de condensacin del refrigerante, esta depende del tipo de equipo a utilizar. En la prctica est generalizado el uso de condensadores enfriados por aire, especialmente cuando no esta disponible el agua en cantidad suficiente, una de las principales ventajas que tienen los condensadores enfriados por aire respecto a los evaporativos, es que estos ltimos tienden rpidamente a presentar incrustaciones y por lo tanto es necesario un tratamiento del agua (eliminacin de sales de calcio), adems este presenta el problema de corrosin y su mantenimiento es mas costoso. En la prctica se adopta una diferencia de temperatura de 8 a 14C (entre la temperatura promedio del aire y la temperatura de condensacin del refrigerante) para condensadores enfriados por aire. , El T depender de la aplicacin del compresor Aplicacin del compresor T del condensador Alta presin de succion 25F 14C (alta temperatura de evaporacin)(20C mas) Mediana presin de 20F 11C succion (mediana temperatura de evaporacin)(20 a -10C) Baja presin de succion 15F 8C (baja temperatura de evaporacin) (menos 10C) Luego Taire, bulbo seco=21C T= 11C (Tevaporacion = -10C)

4.4 Trazado del ciclo y calculo de las potencias y capacidades de los componentes principales Para trazar el ciclo debemos tener presente 4 puntos en el mismo.

Fuente AshraePunto 1, Punto de partida del ciclo inicio de la compresin , entrada de vapor al compresor, se considera ciertos grados de recalentamiento ( To) que por lo general esta de 5 a 10C sobre la temperatura del vapor saturado, por lo general es de 5C. T1 = -5C P1 = 0.2MPa h1 = 248 KJ/Kg v1 = 0.105 m3/Kg s1 = 0.96 KJ/KgK Punto 2, Final de la compresin del refrigerante, se asume que la compresin es isentropica e intercepta a la lnea de presin de condensacin (presin de descarga). T2 = 45 C P2 = 0.82 MPa h2 = 281 KJ/Kg v2 = 0.028 m3/Kg s2 = 0.96 KJ/KgK

Punto 3, Luego de ser comprimido el refrigerante, es enfriado en el condensador cediendo su calor latente de vaporizacin al medio exterior, hasta llegar las condiciones del punto 3, como podemos ver este tiene un subenfriamiento de 5C. El subenfriamiento por lo general varia de 5 a 10C. Se aprovecha el refrigerante que sale del evaporador en el subenfriador, puesto que el equipo se encuentra dotado de un intercambiador subenfriador entre las lneas de salida del condensador y evaporador. T3 P3 h3 v3 s3 = = = = = 28 C 0.82 MPa 89 KJ/Kg 0.00084 m3/Kg 0.324 KJ/KgK

Punto 4, Al ser condensado y subenfriado el refrigerante, este es estrangulado al pasar por el dispositivo de expansin, en este dispositivo la presin desciende a entalpia constante, hasta alcanzar las condiciones de mezcla humeda (punto 4) a la entrada del evaporador. T4 = -10 C P4 = 0.2 MPa h4 = 89 KJ/Kg v4 = ?? m3/Kg s4 = ?? KJ/KgK X4 = 24% Por lo tanto el volumen especifico y entropa en este estado ser: v4 = vf + Xvfg v4 = 0.0007788 + 0.24x(0.062715-0.0007788) = 0.0156 s4 = sf + Xsfg s4 = 0.2181 + 0.24x(0.9302-0.2181) = 0.3890 Para completar el ciclo de refrigeracin, el refrigerante alcanza condiciones del punto 1 al ser recalentado al pasar por el evaporador. 4.1.1 Calculo de los principales parmetros del ciclo. Los principales parmetros del ciclo a analizar son el flujo masico, potencia del compresor, caudal volumtrico desplazado por el compresor, y el calor rechazado por el compresor. El calor absorbido por el evaporador es el mismo que necesitamos remover del calculo de la carga. La siguiente ecuacin relaciona el flujo masico y la diferencia de entalpia entre los puntos 4 y 1. ( )

Donde Qevap: calor absorbido por el sistema (KJ/h) m: flujo masico del refrigerante (Kg/h) h1: entalpia a la salida del evaporador (KJ/Kg) h4: entalpia a la entrada del evaporador (KJ/Kg) Despejando 0 0 8 89

La potencia del compresor, es definida por el trabajo del compresor en el diagrama p-h representa la trayectoria 1-2. Y est definida por: ( ) Donde W: Potencia del compresor h2: entalpia a la salida del compresor h1: entalpia a la entrada del compresor eficiencia volumtrica del compresor v: eficiencia mecnica del compresor m: Para calcular la potencia real del compresor, tenemos que determinas la eficiencia indicada y eficiencia mecnica. El rendimiento volumtrico (Nv) depende de la relacin (Tc To) Separata del Ing. Ramirez para nuestro caso (Tc To) . 5 yendo en la tabla v 0.76. El rendimiento mecnico ( m) es el cociente entre la potencia absorbida indicada y la potencia absorbida por el compresor tomada en el rbol de levas, este varia entre 0.8 y 0.9, en nuestro caso tomaremos v 0.9 Reeplazando valores: 85( 8 8) 0.76 0.9

El Volumen Admitido por el compresor Donde V1: volumen admitido por el compresor (m3/h) m: flujo msico del refrigerante (Kg/h) v1: volumen especifico en el punto 1 (m3/Kg) 85 0. 05

El dispositivo que disipa o rechaza calor es el condensador, el cual est representado en el diagrama p-h con la trayectoria 2-3, la expresin es similar al evaporador. ( ) Donde Qcond: calor rechazado por el condensador (KJ/Kg) m: flujo masico del refrigerante h2: entalpia de entrada del condensador (KJ/Kg) h3: entalpia de salida del condensador (KJ/Kg) Reemplazando valores ( ) 85( 8 89)

Calculo del rendimiento (COP) del sistema . .

5. CALCULO Y SELECCIN DE LOS ELEMENTOS DE LA INSTALACION FRIGORIFICA5.1 Seleccin del Compresor Metodologa de Calculo a) Estimar la carga total de refrigeracin (capacidad) 0 0 56755 56.8 b) Determinar la temperatura de evaporacin 0 c) Determinar la temperatura de condesacion

d) Hallar la temperatura de ambiente e) Seleccionar el modelo de la unidad compresora Q=56755W, Tevap=-10C, Tamb=21C

De acuerdo al Catalogo KEEPRITEREFRIGERATION se usara 2 unidades, el modelo de la unidad condensadora es KVS 015 M8 y compresor Modelo 3DS3A 150E. Tevap=-12.2 Tamb= 29C Q=31.3KW

Los ventiladores del condensador son de 2HP y 1140 RPM

Fuente: catalogo de unidades condensoras keeprite

5.2 Seleccin del Evaporador Dadas las caractersticas de la cmara frigorfica, se opta por un evaporador de conveccin forzada. el mas usado para este tipo de instalaciones. Las razones para elegir este modelo son: Forma compacta Tamao reducido Obtencion de unatemperatura uniforme, debido a la rpida circulacin de aire. 1. Para la seleccin se considera T = 8C con la que se puede mantener la humedad relativa deseada. 2. Tevapo=-10C 3. 56755 4. Factor de correccin = 0.66 (Separata del Ing. Ramrez Mitani A) 5. Luego en la ecuacin.

=57913W

6. Con los datos obtenidos, elegimos el evaporador, elegimos cuatro evaporadores tipo K 360 (Separata Ing. Ramirez Mitani Andres)

Fuente Separa Ing. Ramirez M.5.3 Seleccin de la Valvula de Expansion Los componentes de la valvula se eligen por separado

De la figura se opta por el cuerpo de valvula , Modelo TES 5, para cada evaporador, dado que se trata de cuatro vlvulas de expansin, se opta por el conjunto de orificio de valvula, Modelo 01p/cuerpo 5. El cuerpo de la valvula posee una conexin de entrada de y una conexin de salida de 5 8 Flare.

5.4 Seleccin mediante un Software SR2005 Se consigui este software de la empresa Heatcraft Refrigeration Products, esta opcin permite que se seleccione solo un tipo de equipo que ser utilizado para el calculo de la cmara. Para ello solamente debemos conocer las dimensiones y la carga trmica. Paso 1

Paso 2

Paso 3

Paso 4

6.Conclusiones1) La cmara frigorfica objeto de este trabajo ha sido dimensionada para almacenar 23 000 de Ajos Frescos o Refrigerados. 2) Se ha hecho la distribucin en tarimas para determinar la capacidad de la cmara, la utilizacin de este es conveniente para el logro de una manipulacin mas eficaz de los productos. 3) Se debe tener presente que la superficie interior de la cmara comprende dos elementos importantes, la zona de almacenamiento y los pasillos de circulacin. 4) Se selecciono el refrigerante R 134a debido a que para esta clase de aplicacin es muy importante la baja toxicidad que presenta este frente a otros, adems Pvap=0.82Mpa es mucho mayor q la Patm=0.1Mpa, la Pcond=0.2 Mpa es mucho menor que la Pcritica=4.1Mpa. Comparando finalmente el dao al medio ambiente, tiene un ODP=0 y GWP=1300 lo cual hace que es el sustituto del R12. 5) El sistema de refrigeracin a utilizar es el de expansin directa, por ser una instalacin simple y de bajo costo.

6) Se escogi un condensador enfriado por aire forzado (ventiladores), ya que nuestra instalacin es de baja capacidad, y el usar un condensador enfriado por agua encarecera el costo, adems habra que incorporar una torre de enfriamiento y tratar el agua. 7) La conexin del evaporador al compresor no supera los 3 m de altura, por lo que no ser necesario un codo sifn para separar el aceite en la aspiracin. 8) El coeficiente de rendimiento (COP) para el sistema de refrigeracin es 3.33 para su optimo rendimiento se recomienda realizar cada 6 meses una limpieza de los equipos intercambiadores de calor o polvo la cual hara que provocara una disminucin de transferencia de calor.

BIBLIOGRAFIAProblemas de Ingenieria Termica, Alberto Broatch Jacobi edic Univ. Politec. De valencia 1999 http://www.ayudaproyecto.com/boletin/51.htm http://www.rovalex.com/nosotros.html http://www.agroforum.pe/content.php?291-Las-exportaciones-de-ajo-seincrementaron-m%E1s-de-180 http://agrodataperu.blogspot.com/2011/02/exportacion-ajos-frescos-enero2011.html http://www.inta.gov.ar/laconsulta/info/indices/tematica/ajo/DOC%20080%20C ONSERVACION%20FRIGORIFICA%20DE%20AJOS%20PARA%20CONSUMO%20C ORR%E2%80%A6.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Arequipa http://qwikcast.weatherbase.com/weather/weather.php3?s=25748&refer=qk http://books.google.com.pe/books?id=AX1QS83UE1gC&pg=PA47&lpg=PA47&dq =temperatura+de+conservacion+prolongada+del+ajos&source=bl&ots=dgxXZ uiyvu&sig=JbYqMV6fp0Jc3TguBgFh81NhxGM&hl=es419&ei=dn97TbLTGZL0tgfIpum6BQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum= 1&ved=0CBUQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false http://books.google.com.pe/books?id=O9m3fMiQeQC&pg=PA63&dq=%22calor+especifico+del+ajo%22&hl=es&ei=Y_17Te2rC YeI0QGozfHOAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=8&ved=0CE0Q6AE wBw#v=onepage&q&f=false http://www.fao.org/docrep/006/y4893s/y4893s06.htm#TopOfPage http://www.fimer.com.ar/Paneles.htm?#cinco http://www.antartic.cl/Download.htm

ANEXOSANEXO 1

DATOS PARA DETERMINAR CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO Producto: Produccin en el campo: Kg/ao) Ajo fresco o refrigerado 23000 Kg/mensual (276000

Rendimiento de Produccin: 8 000 kg/hectrea Fecha de Cultivo: De febrero a abril Fechas de Cosecha: De Julio a Noviembre Procesamiento y condiciones de almacenamiento: Fecha de comercializacin de los productos Mensualmente Tonelada mensual de producto a refrigerar: 23 000 Kg. Temperatura de ingreso del producto: 21C Temperatura de almacenamiento del producto: 0C Embalaje Desde Campo a planta Cmara de refrigeracin : Cajas de Cartn Corrugado Caractersticas del embalaje: Dimensiones (40cmx30cmx24.5cm), Capacidad (13.5 Kg.) Condiciones ambientales (cmara de refrigeracin) La cmara estar a una temperatura de 0C (temperatura de almacenamiento del ajo) Temperatura mxima y mnima para el periodo ms caluroso y frio del ao Max. 21C Min. 9C Temperatura media exterior mensual: Humedad Relativa del aire: 15 C 46%

Ubicacin: Av. Miguel Grau 203 Semi-rural Pachacutec Cerro Colorado Arequipa Observaciones:

ANEXO 2

Fuente Curso de Refrigeracin Angel Vargas Z.