00014s sdf4423
Transcript of 00014s sdf4423
-
7/25/2019 00014s sdf4423
1/142
UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinacin de Ingeniera Mecnica
Evaluacin de la Capacidad del Sistema de Refrigeracin por Amonaco enuna Planta de Cerveza y Malta
-
7/25/2019 00014s sdf4423
2/142
UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinacin de Ingeniera Mecnica
Evaluacin de la Capacidad del Sistema de Refrigeracin por Amonaco enuna Planta de Cerveza y Malta
-
7/25/2019 00014s sdf4423
3/142
UNIVERSIDAD SIMN BOLVARDecanato de Estudios Profesionales
Coordinacin de Ingeniera Mecnica
Evaluacin de la Capacidad del Sistema de Refrigeracin por Amonaco en
una Planta de Cerveza y MaltaINFORME DE PASANTIA PRESENTADO POR: Luis Alfredo Hernndez MrquezREALIZADO CON LA ASESORIA DE: Tutor Acadmico: Dosinda Gonzlez
Tutor Industrial: Jos Luis Outumuro
RESUMEN
Este informe presenta los resultados del proyecto de pasanta realizado en Cervecera
Polar, Planta Los Cortijos, abarcando dos objetivos principales. El primero de ellos se basa en
la evaluacin del sistema de refrigeracin por amonaco presente en la planta. Para dicha tarea
fue necesario el levantamiento de los equipos y el conocimiento de los procesos del sistema de
refrigeracin. Para la evaluacin de la capacidad instalada se calcul la carga de refrigeracin
que demanda cada consumidor del sistema. Una vez realizada esta tarea se plantearon varios
escenarios, en los cuales se modelaban las diferentes condiciones de operacin en la planta,
concluyendo que los consumidores requieren como carga base entre 782 TR y 1253 TR,dependiendo de diferentes condiciones de operacin, representando entre 17% y 27% de la
capacidad instalada, que es de 4500 TR. Como carga mxima de operacin real del sistema se
-
7/25/2019 00014s sdf4423
4/142
DEDICATORIA
A Dios; por permitir que todo esto sea posible
A mi Pap y Mam; por el gran amor y apoyo que da a da me danpara el cumplimiento de mis metas y sueos
A mi hermano; por ser un compaero y amigo
A mis abuelos; por siempre estar presentes en mi viday el apoyo incondicional que me ofrecen
A mis amigos y las personas que han estado presentes en mi vida
-
7/25/2019 00014s sdf4423
5/142
AGRADECIMIENTOS
A mi familia; mis padres, mi hermano y abuelos; por aconsejarme, guiarme y siempre
estar ah para brindarme el apoyo y amor necesario en mi vida.
A la Universidad Simn Bolvar, que gracias a su excelencia y disciplina me permiti
desarrollarme como persona y profesional a travs del personal que ah labora y los
conocimientos que ellos brindan a cada uno de sus estudiantes.
A mi Tutora Acadmica, Prof. Dosinda Gonzlez, por su receptividad, disposicin,
apoyo y sugerencias que ayudaron a la culminacin de este trabajo.
A mi Tutor Industrial, Ing. Jos Luis Outumuro, por sus invaluables enseanzas y
correcciones, que servirn de enseanza para ser un mejor profesional
Al personal de Cervecera Polar, Planta Los Cortijos; por siempre estar en plena
disposicin para prestar su colaboracin y conocimientos. Un agradecimiento especial al Ing.
Vctor Valle que durante toda la pasanta siempre brindo una ayuda especial para la resolucin
de problemas y conclusin con xito de mi trabajo.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
6/142
Indice General
- i -
INDICE GENERAL
INDICE GENERAL ..................................................................................................................... i
NDICE DE FIGURAS ................................................................................................................ i
INDICE DE TABLAS ................................................................................................................ ii
Captulo I. INTRODUCCION ..................................................................................................... 1
I.1. Planteamiento del Problema .................................................................................................. 1
I.2. Objetivo general .................................................................................................................... 2I.3. Objetivos especficos............................................................................................................. 2I.4. Justificacin y Delimitacin del Proyecto ............................................................................. 3
Captulo II. DESCRIPCION DE LA EMPRESA ....................................................................... 4
II.1. Empresas Polar .................................................................................................................... 4
II.1.1. Estructura Organizacional ............................................................................................. 4II.2. Cervecera Polar .................................................................................................................. 5
II.2.1. Objetivos de Cervecera Polar ..................................................................................... 6
II.2.2. Plantas Cerveceras ....................................................................................................... 6II.2.2.1. Cervecera Polar Los Cortijos C.A ........................................................................ 6II.2.2.2. Cervecera Polar Oriente C.A. ............................................................................... 6II.2.2.3. Cervecera Modelo C.A ......................................................................................... 6
II.2.2.4. Cervecera del Centro C.A. .................................................................................... 6II.2.3. Productos ..................................................................................................................... 7
II 2 3 1 C P l Pil 7
-
7/25/2019 00014s sdf4423
7/142
ndice General
- ii -II.2.4.11. Desembalado ...................................................................................................... 10
II.2.4.12. Lavado ............................................................................................................... 10
II.2.4.13. Sistemas de inspeccin ...................................................................................... 10
II.2.4.14. Llenado y Tapado .............................................................................................. 10II.2.4.15. Pasteurizacin .................................................................................................... 11II.2.4.16. Embalado ........................................................................................................... 11II.2.4.17. Paletizado ........................................................................................................... 11
II.3. Gerencia de Servicios Industriales ..................................................................................... 11
Captulo III. DESCRIPCION DE LOS PROCESOS DE SALA DE MAQUINAS ................. 15
III.1. Procesos de sala de maquinas ........................................................................................... 15III.1.1. Sistema de Aire .......................................................................................................... 15
III.1.1.1. Objetivo .............................................................................................................. 15
III.1.1.2. Descripcin general del proceso ......................................................................... 15III.1.2. Sistema de Vapor ....................................................................................................... 17
III.1.2.1. Objetivo .............................................................................................................. 17
III.1.2.2. Descripcin general del proceso ......................................................................... 17
III.1.3. Sistema de CO2 ......................................................................................................... 20III.1.3.1. Objetivo .............................................................................................................. 20III.1.3.2. Descripcin general del proceso ......................................................................... 20
III.1.4. Sistema Agua Grado Plato o Agua Carbonatada: ...................................................... 22III.1.4.1. Objetivo .............................................................................................................. 22III.1.4.2. Descripcin general del proceso ......................................................................... 22
III.1.5. Agua helada ............................................................................................................... 23
III.1.5.1. Objetivo .............................................................................................................. 23III.1.5.2. Descripcin general del proceso: ........................................................................ 23
III.1.6. Sistema de Glicol ....................................................................................................... 27
III.1.6.1. Objetivo ..............................................................................................................27
-
7/25/2019 00014s sdf4423
8/142
ndice General
- iii -Captulo V. DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN POR AMONIACO DELA PLANTA LOS CORTIJOS, CERVECERIA POLAR ........................................................ 36
V.1. Equipos del Sistema ........................................................................................................... 36V.1.1. Compresor .................................................................................................................. 36
V.1.1.1. Compresor de Tornillo Helicoidal de Dos Ejes ................................................... 36V.1.2. Separador de Aceite .................................................................................................... 36V.1.3. Condensador Evaporativo ........................................................................................... 37
V.1.4. Dispositivos de expansin .......................................................................................... 37V.1.4.1. Tubo capilar ......................................................................................................... 37V.1.4.2. Vlvula de expansin ........................................................................................... 37
V.1.5. Tanque Recibidor........................................................................................................ 38V.1.6. Trampa de Succin ..................................................................................................... 38V.1.7. El evaporador [16] ...................................................................................................... 38
V.1.7.1. Sistema seco ........................................................................................................ 38V.1.7.2. Sistema hmedo o inundado ................................................................................ 38V.1.7.3. Sistema semi-inundado ........................................................................................ 38
V.2. Sistema Principal de Amonaco ......................................................................................... 39
V.3. Sistema de Baja presin ..................................................................................................... 43V.4. Consumidores del Sistema de Amoniaco .......................................................................... 45
V.4.1. Elaboracin I ............................................................................................................... 45
V.4.1.1. Tanques Cilindro Cnico (T.C.C): ...................................................................... 45V.4.1.2. Difusores de Ambiente ........................................................................................ 45
V.4.2. Elaboracin II o Filtracin .......................................................................................... 46
V.4.2.1. Enfriador de Pilsen .............................................................................................. 46
V.4.2.2. Enfriador de Maltn.............................................................................................. 46V.4.2.3. Enfriador de Trasiego .......................................................................................... 46
V.4.3. Sala de Mquinas ........................................................................................................ 46
V.4.3.1. Enfriadores de alcohol .........................................................................................46
-
7/25/2019 00014s sdf4423
9/142
ndice General
- iv -VI.4.2.2. Infiltracin del aire ............................................................................................. 62
VI.4.2.3. Cargas del producto ............................................................................................ 64
VI.4.2.4. Cargas por piso hmedo ..................................................................................... 64
VI.4.2.5. Carga por motores .............................................................................................. 65VI.4.2.6. |Cargas por iluminacin ...................................................................................... 65
VI.4.3. Caso especial: TCCs ................................................................................................ 66
Captulo VII. RESULTADOS Y ANALISIS ............................................................................ 70
VII.1. Cargas Bases del Sistema de Refrigeracin de Amoniaco ............................................. 70VII.1.1. Escenario 1 ............................................................................................................... 70
VII.1.2. Escenario 2 ............................................................................................................... 73VII.2. Cargas Pico del Sistema de Refrigeracin de Amoniaco ................................................ 76
Captulo VIII. LEVANTAMIENTO Y REALIZACIN DE LOS PLANOS DEL SISTEMADE VAPOR DE LA PLANTA LOS CORTIJOS, CERVECERA POLAR ............................ 81
Captulo IX. ACTIVIDADES ADICIONALES ....................................................................... 89
IX.1. Evaluacin del sistema de extraccin del rea de la cocina del comedor de empleados . 89IX.2. Elaboracin de seales de seguridad para equipos de los talleres .................................... 90
IX.3. Levantamiento del sistema de aire acondicionado de la planta........................................ 90IX.4. Levantamiento y elaboracin de planos de riesgo de las areas de California, planta bajay azotea de la sala de maquinas ................................................................................................. 91
IX.5. Evaluacin del suministro de vapor al pasteurizador de la lnea PET ............................. 92
IX.6. Verificacin de la capacidad de refrigeracin de un evaporador ..................................... 97
Captulo X. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 101
-
7/25/2019 00014s sdf4423
10/142
Indice de Figuras y Tablas
- v -
NDICE DE FIGURAS
Figura 2.1. Estructura Organizacional de Empresas Polar C.A .................................................. 5Figura 2.3. Proceso de Envasado de la Cerveza Polar ............................................................... 13Figura 2.4. Estructura organizacional de la Gerencia de Servicios Industriales de CerveceraPolar C.A. .................................................................................................................................. 14Figura 3.1. Diagrama de flujo del sistema de aire comprimido. ............................................... 16Figura 3.2 Diagrama de flujo del sistema de vapor. .................................................................. 19
Figura 3.3. Diagrama del sistema de recuperacin de dixido de carbono. .............................. 21Figura 3.4. Diagrama de flujo de la planta ALDOX del sistema de agua grado plato. ............. 24
Figura 3.5. Diagrama de flujo la planta APV del sistema de agua grado plato. ........................ 25
Figura 3.6. Diagrama de flujo del sistema de agua helada. ....................................................... 26Figura 3.7. Diagrama de flujo del sistema de alcohol. .............................................................. 28Figura 4.1.Diagrama T-s del ciclo ideal por compresin de vapor ........................................... 33Figura 4.2. Componente del ciclo ideal por compresin de vapor ............................................ 33Figura 5.1 Diagrama de flujo del sistema principal de amonaco. ............................................ 42
Figura 5.2 Diagrama del tanque de baja presin del sistema de amonaco. .............................. 44
Figura 5.3 Diagrama de bloque del sistema de amonaco. ........................................................ 47
Figura 7.1 Metodologa Empleada ............................................................................................ 48Figura 6.1. Circuito trmico representativo de la transferencia de calor a travs de la pared ... 59Figura 8.1. Metodologa Empleada ........................................................................................... 83
Figura 8.2 Leyenda del plano ................................................................................................... 87Figura 8.3 Cocimiento ............................................................................................................... 87Figura 8.4 Pasteurizadores 2,3. 4 y 5 de Envasado ................................................................... 88
Figura 8.5Manifoldsde alta y baja presin ubicados en sala de maquinas .............................. 88
Figura 9.1 Cada de presin en funcion del flujo masico para tuberias de 3in, 4in y 6in ......... 96
-
7/25/2019 00014s sdf4423
11/142
ndice General
- ii -
INDICE DE TABLAS
Tabla 4.1. Punto de ebullicin normal del refrigerante ............................................................. 30
Tabla 5.1. Datos de placa de los compresores del sistema de amonaco. .................................. 40Tabla 5.2. Comportamiento de la temperatura del amonaco segn la presin de trabajo. ....... 40Tabla 6.1. Calores especficos promedio @ 30C ..................................................................... 54Tabla 6.2. Tipo de Conveccin .................................................................................................. 60Tabla 6.3. Conductividades de los materiales constructivos ..................................................... 62Tabla 6.4. Calor removido en enfriamiento de aire para las condiciones de un espacio ........... 63
Tabla 6.5. Promedio de cambios de aire por 24hr de un espacio debido a aperturas einfiltraciones .............................................................................................................................. 63Tabla 6.6. Procesos y temperaturas de los TCCs ..................................................................... 66Tabla 7.1 Cargas base del sistema amoniaco con la menor cantidad de consumidores activos 71
Tabla 7.2 Cargas base del sistema amonaco ............................................................................ 74Tabla 7.3 Cargas pico del sistema amoniaco ............................................................................. 76Tabla 7.4 Cuadro Resumen de los Escenarios Planteados ........................................................ 79
Tabla 9.1 Condiciones de vapor del sistema principal .............................................................. 92
Tabla 9.2. Condiciones presentes ante dimetroa de 3 in, 4 in y 6 ing. .................................... 95
Tabla 9.4. Constante C1 y m de la ecuacin 9.5 ....................................................................... 98Tabla 9.5. Constante C2de la ecuacin 9.5 ............................................................................... 99
-
7/25/2019 00014s sdf4423
12/142
Captulo I. Introduccin
Captulo I.INTRODUCCION
I.1. Planteamiento del Problema
Empresas Polar C.A. se encuentra en un permanente crecimiento y mejora de sus
procesos, para alcanzar cada da una mayor eficiencia y de esa forma poder mantener elliderazgo que sus marcas poseen en el mercado, a travs del cumplimiento de las altas
exigencias de los consumidores.
Cervecera Polar, como parte de Empresas Polar adopta esta filosofa del grupo, por lo
cual debe mantenerse innovando, en la mejora constante de procesos, tener mayores controlesde calidad y aumentar la produccin para poder suplir las altas demandas del mercado.
La gerencia de servicios industriales de Cervecera Polar es la encargada de asegurar el
mantenimiento y optimizacin constante de los servicios dispuestos para la produccin de
cerveza y malta, entre los cuales se encuentran los sistemas de vapor, amonaco, CO 2, aguahelada, agua grado plato, entre otros.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
13/142
ndice General
- 2 -I.2.Objetivos generales
Evaluar la capacidad de refrigeracin por amonaco instalada en el proceso de
produccin en Cervecera Polar, Planta Los Cortijos.
Realizar el levantamiento y plano de planta de los diferentes equipos y accesorios del
Sistema de Vapor y Condensado de dicha planta
I.3. Objetivos especficos
Realizar el levantamiento del sistema de amonaco instalado para recopilar
informacin necesaria para el desarrollo de la evaluacin.
Analizar las caractersticas de los equipos, los procesos y operaciones realizadas en el
sistema.
Determinar la capacidad del sistema en base a la capacidad de los equipos instalados
para la refrigeracin.
Determinar la demanda de los consumidores presentes en el sistema de refrigeracin
por amoniaco.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
14/142
ndice General
- 3 -I.4. Justificacin del Proyecto
El proyecto consta de dos objetivos fundamentales, independientes entre s, pero
ambos de gran importancia para la Gerencia de Servicios Industriales de Planta Los Cortijos,
Cervecera Polar C.A..
En el proceso de elaboracin de la cerveza y malta, la operacin del sistema derefrigeracin juega un papel fundamental para la obtencin de un producto de calidad, por ello
la importancia de conocer su comportamiento ante las demandas de los consumidores del
mismo, para poder evaluar la gestin del sistema actual y analizar las condiciones para un
futuro crecimiento, y de esta forma mantener un funcionamiento correcto de sus operaciones.
En el caso de la evaluacin del sistema de refrigeracin por compresin de amonaco,
se realizar un estudio y anlisis trmico del sistema utilizando como base los principios
adquiridos en el desarrollo de la carrera de Ingeniera Mecnica de la Universidad Simn
Bolvar, utilizando las herramientas suministradas en materias tales como: Transferencia de
Calor, Termodinmica, Mecnica de Fluidos, Conversin de Energa Mecnica, entre otras.
Otro aspecto a tratar en el proyecto, es el levantamiento de los equipos y la realizacin
-
7/25/2019 00014s sdf4423
15/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
Captulo II.DESCRIPCION DE LA EMPRESA
II.1. Empresas Polar C.A.
Empresas Polar C.A. es el conglomerado industrial ms slido del sector manufacturero
privado venezolano dedicado a las reas de bebidas, alimentos y otras actividades econmicas.
Agrupa ms de 40 compaas bajo un enfoque de concentracin en productos claves, sin perder
de vista las inversiones que abran caminos a la diversificacin.
La produccin y comercializacin de cerveza y malta son actividades medulares de
Empresas Polar C.A., internacionalmente ubicada como la decimocuarta empresa cervecera
ms importante del mundo. El rea de bebidas de Empresas Polar es lder en el mercado de
cervezas de Venezuela, manteniendo a lo largo del tiempo un slido 87% de participacin, el
60% del consumo de maltas.
Con una capacidad instalada de 1.800 millones de litros anuales, en cuatro plantassituadas en puntos estratgicos de la geografa nacional, la innovacin y excelencia en la
elaboracin de Polar comienza con la seleccin de materias primas ptimas que garantizan la
-
7/25/2019 00014s sdf4423
16/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 5 -
Figura 2.1. Estructura Organizacional de Empresas Polar C.A.
Fuente: [1]
II.2. Cervecera Polar [1]
-
7/25/2019 00014s sdf4423
17/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 6 -II.2.1.Objetivos de Cervecera Polar [1]
Elaborar cerveza y malta con criterios de productividad a travs de la integracin de susrecursos.
Ofrecer al mercado un producto de ptima calidad logrando la competencia y el
progreso en el campo industrial, satisfaciendo la demanda y asegurando su inversin.
Satisfacer, desde el punto de vista social, cultural y econmico a sus empleados y
trabajadores.Garantizar a las distribuidoras un eficiente suministro de producto en trminos de
calidad, cantidad y entrega oportuna, as como tambin el establecimiento de las condiciones
ptimas ambientales y de interaccin con la comunidad.
Velar que todo sea hecho bajo el ms estricto cumplimiento de las normas de higiene y
seguridad industrial.
II.2.2.Plantas Cerveceras [1]
II.2.2.1.Cervecera Polar Los Cortijos C.A
Inicio sus labores en 1951 y actualmente cuenta con una capacidad de produccin de
360 millones de litros al ao, Cervecera Polar Los cortijos C.A. abastece al mercado capitalino
desde el rea metropolitana de Caracas.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
18/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 7 -II.2.3.Productos [1]
II.2.3.1.Cerveza Polar PilsenCerveza tipo Pilsen con un grado alcohlico de 5, tiene la frmula original, un sabor
distintivo y su botella de color mbar que preserva mejor su sabor. Se presenta en botellas
retornables de 222 y 330 mililitros, y no retornables de 355 mililitros, latas no retornables de
295 y 355, adems en barriles metlicos retornables de 30 y 50 litros de capacidad.
II.2.3.2.Cerveza Polar LightEs una cerveza suave con un grado alcohlico de 4. Se envasa en botellas retornables
de 222 mililitros y no retornables de 355 mililitros, y en latas no retornables de 250 mililitros
de capacidad.
II.2.3.3.Cerveza Solera
Se encuentra entre las cervezas tradicionales, como la Cerveza Premium, con un grado
alcohlico de 6. Se envasa en botellas retornables de 222 mililitros, botellas no retornables de
300 mililitros, y latas no retornables de 295 de capacidad.
II.2.3.4.Solera Light
Solera Light es la opcin Premium dentro de la categora Light, con 4,5 de grado de
alcohol. Se envasa en botellas retornables de 222 mililitros, botellas no retornables de 300
mililitros, y latas no retornables de 295 de capacidad.
II.2.3.5.Cerveza Ice
-
7/25/2019 00014s sdf4423
19/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 8 -II.2.4.Descripcin del Proceso Productivo [2]
El proceso productivo de la cerveza comienza con la seleccin de la materia primaadecuada: agua, cebada malteada, hojuelas de maz o arroz, lpulo y levadura. Los cinco (5)
tipos de agua que se utilizan en los diferentes procesos que tienen lugar en la planta, son
suministrados por P.T.A.B (Planta de Tratamiento de Aguas Blancas), las cuales son: filtrada,
agua CNP o descarbonatada, suave, desmineralizada y recuperada.
La cebada malteada es la materia prima por excelencia utilizada para la elaboracin de
la cerveza y es 100% importada de Europa y Norteamrica. Para ser utilizada en el proceso
cervecero, la cebada debe someterse a un proceso llamado malteado. Una vez que se obtiene
malteada, estar lista para contribuir a la formacin del aroma, sabor, cuerpo, y color de las
Cervezas Polar.
La flor de la planta llamada Lpulo es tambin un componente clave, pues proporciona
a la cerveza su caracterstico aroma y amargor, interviniendo al mismo tiempo en la
estabilizacin del sabor y en la retencin de la espuma. Esta materia prima proviene
principalmente, al igual que la cebada malteada, de pases europeos.
La levadura es un microorganismo que mediante el proceso de fermentacin, convierte
-
7/25/2019 00014s sdf4423
20/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 9 -II.2.4.1. Recepcin de Cebada Malteada
La cebaba malteada es almacenada adecuadamente en los silos hasta que pasen a formarparte del proceso de elaboracin de la cerveza.
II.2.4.2. Molienda
La cebada malteada es triturada en molinos de rodillos, para luego ser enviada a la paila
de mezcla para separar la cscara del grano. La cscara ser utilizada como medio filtrante,
mientras que del grano ser extrado el almidn necesario par continuar el proceso de
elaboracin.
II.2.4.3. Maceracin
En la paila se mezcla la cebada malteada ya molida con hojuelas de maz y agua, y
mediante el proceso de maceracin, que se realiza bajo constante agitacin y altas
temperaturas, se crearn las condiciones ptimas para convertir el almidn y las protenas en
azcares fermentables, sobre los cuales actuar la levadura durante la etapa de fermentacin.
II.2.4.4. Filtracin
Se bombea la mezcla hacia la cuba de filtracin, a fin de separar la parte lquida o el
mosto de la fraccin insoluble conocida como afrecho o nepe (subproducto rico en protenas y
fibras utilizado industrialmente como aditivo para la fabricacin de alimentos para animales).
II.2.4.5. Coccin
El mosto es llevado a punto de ebullicin en la paila, para luego dosificar el extracto de
l l l d l b l i l
-
7/25/2019 00014s sdf4423
21/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 10 -II.2.4.8. Filtracin
Una vez concluida la fermentacin se obtiene como resultado una cerveza verde, la cualseguidamente se somete al proceso de maduracin alcanzando el aroma y sabor caracterstico
de una cerveza de calidad. En los filtro se clarifica la cerveza, dndole brillantez y estabilidad
fisicoqumica. El gas carbnico, extrado durante la fermentacin para su purificacin, es
reinyectado a la cerveza a su salida de filtracin, para darle la frescura y promover la formacin
de espuma.
II.2.4.9. Almacenamiento
Concluye as la elaboracin de las Cervezas Polar. Y una vez colocada en los tanques de
Gobierno, est lista para ser envasada.
Las siguientes etapas corresponden al proceso de envasado:
II.2.4.10.Despaletizado
Los envases regresan al Centro de produccin agrupados sobre paletas de madera, y
estos son extrados de las mismas y colocados en las lneas de produccin.
II.2.4.11.Desembalado
Las botellas son extradas de las cajas a travs de la desembolsadora y colocadas en un
transportador.
II.2.4.12.Lavado
E l d l d l id i d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
22/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 11 -II.2.4.15.Pasteurizacin
Luego de verificar el correcto tapado y nivel de lquido en el inspector de botellasllenas, y antes de abandonar la lnea, el producto envasado es sometido a un proceso de
pasteurizacin para proporcionarle al consumidor una cerveza microbiolgicamente apta.
II.2.4.16.Embalado
Mediante maquinarias automatizadas se colocan los envases en cajas plsticas, y para
garantizar que estn completas, pasan por un inspector antes de efectuarse el proceso de
paletizado y despacho.
II.2.4.17.Paletizado
Las cajas con el producto terminado son transportadas a una mquina que las agrupa en
un determinado patrn y las coloca sobre la paleta de madera. Este patrn se disea a fin de
proporcionar la mayor estabilidad a la carga durante el manejo y transporte.
En las Figuras 2.2 y 2.3 se puede observar el proceso productivo de Elaboracin y
Envasado de la cerveza explicado anteriormente.
II.3.Gerencia de Servicios Industriales
La gerencia de servicios industriales es el departamento encargado del control y
-
7/25/2019 00014s sdf4423
23/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 12 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
24/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
- 13 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
25/142
Captulo II. Descripcin de la Empresa
-
7/25/2019 00014s sdf4423
26/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
Captulo III.DESCRIPCION DE LOS PROCESOS DE
SALA DE MAQUINAS
III.1.Procesos de Sala de Mquinas
La Sala de Mquinas, es donde se encuentran los sistemas de servicios auxiliares, loscuales son los encargados de generar, recibir, convertir y distribuir la energa necesaria a las
diferentes partes del proceso de produccin de cerveza y malta. En la planta Los Cortijos de
Cervecera Polar, C.A., ella se encuentra bajo la supervisin de la Gerencia de Servicios
Industriales. Los servicios que se pueden encontrar en la sala de mquinas son: aire, vapor,
dixido de carbono (CO2), agua grado plato o agua carbonatada, agua helada, glicol y
amonaco (NH3), los cuales sern explicados a continuacin:
III.1.1. Sistema de Aire
III.1.1.1.Objetivo
El objetivo es controlar los servicios de aire hmedo y seco, y realizar los pasosnecesarios para suministrar este recurso a todos los sistemas que lo requieran.
III 1 1 2 D i i l d l
-
7/25/2019 00014s sdf4423
27/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 16 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
28/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 17 -
III.1.2. Sistema de Vapor
III.1.2.1.Objetivo
El objetivo del sistema es realizar las operaciones para suministrar, dentro de los
parmetros requeridos, el vapor a los diferentes clientes internos.
III.1.2.2.Descripcin general del proceso
El sistema de vapor se inicia en un tanque de precalentamiento, denominado tanque
G, en el que se recolecta el condensado proveniente de la condensacin del vapor de agua
utilizado en los diferentes procesos de Planta Los Cortijos y all se completa el volumen que
no retorn como condensado, con agua desmineralizada, procedente de P.T.A.B., y toda ella
ser utilizada como agua de alimentacin para las calderas.
En el tanque, el agua y el condensado son precalentados hasta 90 C con vapor paraevitar choques trmicos por diferencia de temperaturas y para hacer que el proceso de
evaporacin en las calderas sea mucho ms rpido disminuyendo el consumo de gas en stas.
El agua desmineralizada y el condensado ya mezclados, se dirigen hacia dos tanques
horizontales o desgasificadores en los cuales se disminuye el contenido de oxgeno en el aguade alimentacin de calderas a travs de una torre desgasificadora. sta utiliza vapor en contra
flujo eliminando el oxgeno del agua proveniente del tanque de precalentamiento a fin de
-
7/25/2019 00014s sdf4423
29/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 18 -En Planta Los Cortijos la capacidad de generacin total de vapor es de 260.000 lb/h,
proveniente de tres calderas, dos de alta presin: calderas nmero 6 (60.000 lb/h) y 7
(80.000lb/h), y una de baja presin: caldera nmero 8 (120.000 lb/h).
El vapor de alta presin generado por las calderas nmero 6 y 7 con una presin de 570
psig y una temperatura de 380 C, es distribuido a travs de un manifold de alta presin hacia
un turbo-generador donde la energa trmica del vapor es primero convertida en energa
mecnica, al pasar por una turbina y haciendo girar su rotor el cual, a su vez, activa el
generador adjunto convirtiendo ahora la energa mecnica en elctrica.
Luego, el vapor sobrecalentado sale del turbo-generador con baja presin entre 60 y 70
psig y una temperatura de 180 C aproximadamente y es dirigido al manifold de baja presin
para el consumo en la planta.
Por otra parte, el vapor saturado generado por la caldera nmero 8 es dirigido hacia el
manifold de baja presin y de ah distribuido a los consumidores en toda la planta, y el
excedente se dirige a los condensadores de vapor. De esta manera, se puede indicar que las
calderas 6 y 7 se utilizan para generar vapor que se suministrar al turbo-generador yposteriormente a los consumidores en la planta, mientras que la caldera 8 proporciona casi el
d bl d l l i l ili d d i d i d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
30/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 19 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
31/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 20 -
III.1.3. Sistema de CO2
III.1.3.1.Objetivo
El objetivo del sistema es recuperar y almacenar CO2para satisfacer la demanda de los
usuarios del proceso de produccin de la cerveza. Este sistema es un servicio usado en la
carbonatacin del agua, la presurizacin del producto a envasarse y en el vaciado de
tanques.
III.1.3.2.Descripcin general del proceso
El CO2se origina en la fermentacin del mosto de cerveza durante su elaboracin, es
decir proviene de la fermentacin en los Tanques Cilndrico Cnicos (TCCs) y cubas de
fermentacin, de donde se recupera y pasa a las trampas de espuma, que tienen como funcin
separar los restos de levadura y partculas slidas que arrastra el CO2, sedimentndolas en el
fondo de la misma.
El gas que sale de ellas es conducido a los 4 compresores, que lo envan a Sala de
Mquinas, all existen dos lneas gemelas que se encargan de procesarlo de la siguiente
manera: el gas es llevado a la lavadora de CO2, pasa a travs de un pre-enfriador y un
separador de gotas, que consiste en un intercambiador de calor que opera con alcohol comofluido refrigerante y cuyo fin es bajar la temperatura hasta los 8 C y condensar parte del vapor
de agua que trae consigo el CO2
-
7/25/2019 00014s sdf4423
32/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 21 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
33/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 22 -
III.1.4. Sistema Agua Grado Plato o Agua Carbonatada:
III.1.4.1.Objetivo
El objetivo de este proceso es producir agua carbonatada para la preparacin de los
filtros, empuje de la cerveza, correccin de la cerveza, entre otros.
III.1.4.2.Descripcin general del proceso
La Planta Los Cortijos cuenta con tres plantas productoras de agua grado plato
ALDOX, APV y HAFFMANS, cuyas capacidades en conjunto alcanzan los 1300 HL/h. A
continuacin se presenta el proceso realizado en ellas:
El agua CNP o descarbonatada proveniente de la Planta de Tratamiento de Aguas
Blancas (P.T.A.B.), es previamente tratada para garantizar que la misma sea apta, es decir,
presentar un bajo contenido de slidos suspendidos, estar libre de materias orgnicas, color,sales de hierro y manganeso para evitar obstrucciones y daos en los equipos en los que se
utilizar, luego es dirigida hacia un tanque de compensacin donde es almacenada para
posteriormente ser extrada y bombeada hacia un intercambiador de placas agua-agua, donde
se precalienta el agua y se refresca el agua ya aireada, seguidamente se hace pasar por un
intercambiador de tubos agua-vapor donde se calienta con un flujo de vapor a una temperaturaentre 74 y 80 C, con la finalidad de disminuir la solubilidad de los gases en el agua y facilitar
la extraccin o el desprendimiento del oxgeno disuelto la misma
-
7/25/2019 00014s sdf4423
34/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 23 -Finalmente el agua pasa al carbonatador donde se combina con el dixido de carbono
para as obtener el agua carbonatada o agua grado plato con valores de concentracin de
oxgeno menores a 30 ppb.
En la Figura 3.4 y 3.5 se pueden observar los diagramas de flujo de la planta ALDOX
y APV, respectivamente, mostrando claramente como es el proceso antes descrito
III.1.5.Agua helada
III.1.5.1.Objetivo
El objetivo es suministrar agua helada a los sistemas de enfriamiento por agua. Es el
fluido encargado de enfriar el mosto, para el sistema de aire acondicionado, cava de levadura y
preparacin de colorante.III.1.5.2.Descripcin general del proceso:
El agua CNP que proviene de P.T.A.B., se enfra en tres intercambiadores amonaco-
agua cuya finalidad es enfriar y mantener al agua a una temperatura entre 2 y 4 C. De ah es
enviada a la cava N 9 donde es almacenada en cuatro tanques desde los cuales se suple a los
consumidores. Estos tanques poseen una recirculacin que garantiza una temperatura de
operacin ptima dentro del intervalo requerido por los consumidores.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
35/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 24 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
36/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 25 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
37/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 26 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
38/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 27 -
III.1.6. Sistema de Glicol
III.1.6.1.Objetivo
El objetivo de este sistema es realizar las operaciones necesarias para mantener el
glicol a una presin y a una temperatura adecuada. Se emplea glicol, diluido con agua como
refrigerante secundario en algunos procesos que estn involucrados en la elaboracin de la
cerveza y la malta. En Cervecera Polar C.A., este sistema es llamado el sistema de alcohol,
por lo cual el resto del trabajo ser llamado de esta forma.
III.1.6.2.Descripcin general del proceso
Se encuentra compuesto por seis enfriadores alcohol-amonaco, donde la temperatura
del alcohol se lleva a -3 C. Una vez fro, se distribuye a los usuarios, usando un sistema de
circuito cerrado de tuberas para el transporte. Una vez utilizado, el alcohol se recircula a los
enfriadores para adecuarlo nuevamente. En la Figura 3.7, se muestra el diagrama de flujocorrespondiente.
III.1.7.Sistema de refrigeracin por amonaco (NH3)
El objetivo de este sistema es mantener un flujo constante de amonaco para
proporcionar la refrigeracin necesaria para que los diversos equipos usuarios (CO2, glicol,
agua grado plato, tanques cilndricos cnicos, agua helada, enfriadores de cerveza, malta y
-
7/25/2019 00014s sdf4423
39/142
Captulo III. Descripcin de los procesos de Sala de Mquinas
- 28 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
40/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
Captulo IV.BASES TEORICAS DEL SISTEMA DE
REFRIGERACION POR AMONIACO
IV.1.Refrigeracin [5]
La refrigeracin es el proceso de reduccin y mantenimiento de la temperatura (a unvalor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio. La temperatura es el reflejo de la
cantidad o nivel de energa que posee el cuerpo, ya que el fro propiamente no existe, los
cuerpos solo tienen ms o menos energa interna.
La reduccin de temperatura se realiza extrayendo energa del cuerpo, generalmentereduciendo suenerga trmica, lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo. La
refrigeracin implica la transferencia de energa de un cuerpo que se pretende enfriar a otro,
aprovechando sus propiedades termodinmicas, es decir enfriar corresponde a retirar energa
(calor).
IV.2.El Refrigerante
El refrigerante es un fluido que absorbe calor por evaporacin, a baja temperatura y
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmica -
7/25/2019 00014s sdf4423
41/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
- 30 -Tabla 4.1. Punto de ebullicin normal del refrigerante
Refrigerante
Punto de
ebullicin
R-717 239,1K (-34C)
R-22 232,1 K (-41C)
R-134 247,1 K (-26C)
R-404 226,1 K (-47C)R-290 231,1 K (-42C)
Fuente: [6]
Los refrigerantes se pueden clasificar en:
Primario: se denominan as cuando el transporte de calor se realiza con una sola
sustancia qumica, la cual se evapora a una baja temperatura.
Secundario: en este caso se presentan dos sustancias qumicas diferentes en el
transporte de calor. El refrigerante primario se evapora y el refrigerante secundario es
enfriado por el primario y sin cambiar de fase, transporta el efecto refrigerante del sistema
principal a los diferentes ambientes que deben ser refrigerados.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
42/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
- 31 - Volumen especfico pequeo (o densidad alta) especialmente en la fase gaseosa,
con lo cual los equipos son de menor tamao.
Punto o temperatura de congelacin baja, con el fin de que el refrigerante no se
solidifique durante su operacin.
Condiciones crticas (presin y temperatura) altas, ya que se sabe que un lquido
no puede evaporarse o condensarse a temperaturas mayores que la temperatura crtica.
Calor latente de evaporacin alto, pues as se logra un mayor efecto de
enfriamiento por unidad de masa de refrigerante que circula.
Viscosidad baja para as evitar grandes prdidas de energa por friccin en la
circulacin del fluido.
El refrigerante debe ser qumicamente estable a lascondiciones de operacin.
Debe ser fcilmente detectable, para as comprobar cualquier fuga en el sistema.
Su costo debe ser bajo.
IV.3. El amonaco como refrigerante primario
El amonaco es una alternativa econmica para sistemas industriales ya que adems de
ser el refrigerante ms antiguo que se conoce, es el que tiene mayor capacidad de enfriamiento
por unidad de masa de todos los refrigerantes comerciales, debido a su alto calor latente de
evaporacin. Adems el amonaco puede condensarse sin problemas a presin atmosfrica
-
7/25/2019 00014s sdf4423
43/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
- 32 -El amonaco no debe ser ventilado en reas cerradas por su toxicidad, o en reas con
posibles llamas o chispas, ya que en su forma de gas sus lmites de explosividad oscilan entre
un 16% y un 25% por volumen de aire. En forma lquida produce quemaduras al contacto
directo con la piel, e incluso puede producir ceguera parcial o total al contacto directo con los
ojos.
En fase gaseosa tiene un volumen especfico relativamente grande, por lo cual es muy
apropiado el uso de compresores centrfugos, aunque tambin se usan compresores
alternativos en algunos casos. [8]
No es miscible con el aceite y por ello no se diluye. Sin embargo deben hacerse los
arreglos necesarios para eliminar el aceite del evaporador y deber usarse un separador de
aceite en el tubo de descarga de los sistemas de amonaco. La pureza del amonaco que
suministran los proveedores para fines de refrigeracin debe ser 99,95% (no ms de 500 ppm
de agua) segn el Instituto Internacional de Refrigeracin con Amonaco y no debe poseer ms
de 5 ppm de aceite.
IV.3.1.Propiedades del amonaco [8]
- Temperatura de congelacin (108 F)
-
7/25/2019 00014s sdf4423
44/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
- 33 -
Figura 4.1.Diagrama T-s del ciclo ideal por compresin de vapor
Fuente: [9]
Donde:
1-2.- Compresin isentrpica.
2-3 Rechazo de calor a presin constante en un condensador
3-4 Estrangulamiento en un dispositivo de expansin (isentalpica)
4-1 Absorcin de calor a presin constante en un evaporador
Nota: los estados con nmeros con primas como superndices en la figura 4.1
representan al ciclo invertido de Carnot, otro ciclo de refrigeracin.
Los cuatro componentes bsicos de un sistema de refrigeracin por compresin de
vapor son: el compresor, el condensador, la vlvula de expansin y el evaporador, y se pueden
-
7/25/2019 00014s sdf4423
45/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
- 34 -El ciclo comprende 2 presiones, una de alta o descarga y otra de baja o succin, que
permite desarrollar un proceso contino para producir un efecto de enfriamiento.
IV.4.1.Presin de Succin
Llamada tambin presin de baja, es la presin existente entre el evaporador y la
entrada del compresor. Esta presin fija la capacidad del sistema.
IV.4.2.Presin de DescargaLlamada tambin presin de alta, es la presin existente entre la descarga del
compresor y el condensador.
En un ciclo ideal por compresin de vapor, el refrigerante entra al compresor en el
estado 1 como vapor saturado y se comprime isentrpicamente hasta la presin del
condensador. Durante el proceso de compresin isentrpica la temperatura del refrigerante
aumenta hasta un valor bastante superior al de la temperatura del medio circundante, como el
aire atmosfrico. Despus el refrigerante entra al condensador como vapor sobrecalentado en
el estado 2 y sale como lquido en el estado 3, como resultado del rechazo de calor hacia los
alrededores. La temperatura del refrigerante en ese estado se mantendr por encima de la de
los alrededores. [10]
-
7/25/2019 00014s sdf4423
46/142
Captulo IV. Bases Tericas del Sistema de Refrigeracin por Amonaco
- 35 -IV.5.Ciclos reales de refrigeracin por compresin de vapor [10]
Los ciclos reales difieren de los ciclos ideales de varias maneras, pero la raznprincipal de estas divergencias son las irreversibilidades existentes en los equipos. Las
principales fuentes de irreversibilidades son: la friccin del fluido (que provoca cadas de
presin) y la transferencia de calor hacia los alrededores o desde ste al refrigerante.
Las principales diferencias entre el ciclo real y el ideal se enumeran a continuacin:
- El refrigerante sale del evaporador y no entra al compresor como vapor saturado. Esto
como consecuencia de la transferencia de calor de los alrededores al refrigerante.
Adems se produce una cada de presin a la salida del evaporador hasta la entrada del
compresor, debido a la friccin del fluido con la tubera.
- El proceso de compresin ideal es internamente reversible y adiabtico, y en
consecuencia isentrpico. Pero en la realidad el proceso de compresin incluir la
friccin entre el refrigerante y el equipo, lo cual incrementa la entropa y la
transferencia de calor.
- En el caso ideal el refrigerante sale como lquido saturado a la presin de salida del
compresor, pero en la realidad esto no ocurre. En primer lugar es sumamente
complicado controlar la condensacin de modo que a la presin del condensador el
-
7/25/2019 00014s sdf4423
47/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar
Captulo V.DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE
REFRIGERACIN POR AMONIACO DE LA PLANTA LOSCORTIJOS, CERVECERIA POLAR
Para comenzar con la descripcin del sistema de refrigeracin con el uso del amonaco
como refrigerante principal en la Planta Los Cortijos de Cervecera Polar C.A., inicialmente se
presentar la descripcin de los equipos presentes en un sistema de refrigeracin por
compresin, para luego pasar a la descripcin de forma detallada del sistema de refrigeracin
propiamente dicho.
V.1.Equipos del Sistema
V.1.1.Compresor
Un compresor es una mquina cuya funcin es elevar la presin del refrigerante en
forma gaseosa a una presin de descarga ms alta. Los compresores utilizados para elevar la
presin del amoniaco en Cervecera Polar C.A son:
V.1.1.1.Compresor de Tornillo Helicoidal de Dos EjesLos compresores de tornillo helicoidal de dos ejes constan de dos tornillos
helicoidales q e engranan con s s perfiles cnca o con e o imp lsan hacia el otro lado el
-
7/25/2019 00014s sdf4423
48/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 37 -V.1.3.Condensador Evaporativo
En el condensador se realiza el intercambio de calor del refrigerante, lo cual permite elcambio de estado gaseoso a lquido. El intercambio trmico se realiza a aproximadamente
presin constante por lo cual el equipo recibe refrigerante a alta presin y lo entrega a la
misma presin pero menor temperatura.
En los condensadores evaporativos el gas refrigerante se hace circular a travs de un
serpentn. Mientras tanto el agua del circuito secundario es pulverizada sobre los tubos. Al
mismo tiempo el ventilador hace pasar una corriente de aire que pasa a travs del serpentn y
evapora una pequea cantidad de agua. Esta evaporacin se hace a costa del calor sustrado
del gas refrigerante que pasa por el serpentn, refrigerando y condensando dicho gas. [12]
(Ver anexo C.4)
V.1.4.Dispositivos de expansin
Son los dispositivos mediante los que se realiza la reduccin de presin isoentlpica
desde la presin de condensacin hasta la evaporacin.
Los elementos utilizados son:
V.1.4.1.Tubo capilarEl tubo capilar es el caso ms sencillo de dispositivo de expansin, pues consiste
i t t b d di t t t i d l fl j d l id
-
7/25/2019 00014s sdf4423
49/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 38 -V.1.5.Tanque Recibidor
Tanque de almacenamiento de amoniaco procedente de los condensadores paraposteriormente ser distribuido a los consumidores. (Ver anexo C.5)
V.1.6.Trampa de Succin
Recipiente a presin donde retorna el amoniaco en estado de mezcla procedente de los
consumidores con la finalidad de separar las fases lquida y gaseosa. La fase lquida retorna a
los tanques recibidores y la fase gaseosa retorna a los compresores. (Ver anexo C.6)
V.1.7.El evaporador [16]
El evaporador es otro elemento importante en toda instalacin frigorfica, ya que en
este equipo se produce el efecto frigorfico para enfriar un espacio. Estos equipos son
recipientes cerrados donde se efecta la ebullicin del refrigerante lquido, mediante laabsorcin del calor interno de un espacio. El evaporador recibe refrigerante a baja presin y
baja temperatura y lo entrega a baja presin y alta temperatura.
Existen diversos tipos de evaporadores, puesto que las aplicaciones donde es necesario
producir fro artificial son tan variadas, que requieren temperaturas y grados de humedad
diversos. En general se pueden clasificar los evaporadores en tres grandes grupos:
-
7/25/2019 00014s sdf4423
50/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 39 -V.2.Sistema Principal de Amonaco
Una vez descritos los equipos presentes en un sistema de refrigeracin por compresin,a continuacin se proceder con la descripcin del sistema principal de amonaco de Planta
Los Cortijos y sus equipos:
El proceso que sigue el sistema se inicia cuando el amonaco es succionado por los
compresores de la trampa la cual es un equipo que se utiliza para recibir el NH3gaseoso que
retorna de los consumidores y a la vez, se encarga de separar las partculas de amonaco
lquido existentes para evitar que stas se dirijan a los compresores, pues podran ocasionarles
serios daos.
La trampa, cuenta adems con un serpentn que se encarga de enfriar con amonaco
gaseoso el NH3 lquido que va a los consumidores por lo que podra considerarse como un
intercambiador de calor, de hecho ste es el punto de menor temperatura en todo el sistema
debido a la expansin del amonaco en el interior de la misma.
Por otra parte, como el NH3 tambin arrastra aceite de los compresores, la trampa
cuenta con un depsito o separador de aceite en el fondo donde lo almacena, para evitar que la
transferencia de calor en los consumidores resulte deficiente. Actualmente, Planta Los Cortijos
-
7/25/2019 00014s sdf4423
51/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 40 -Tabla 5.1. Datos de placa de los compresores del sistema de amonaco.
Equipo Marca
Capacidad
(m3/h)
Toneladas de
Refrigeracin
Compresor 11 GHH 2.500 500
Compresor 12 Mycom 4821 800
Compresor 13 Sabroe 4.821 800
Compresor 14 Sabroe 4.821 800
Compresor 15 Sabroe 4.821 800
Compresor 16 Sabroe 4.821 800
Fuente: Elaboracin propia.
Tabla 5.2. Comportamiento de la temperatura del amonaco segn la presin de trabajo.
Etapa Estado Presin(Psi)
Temperatura( C)
Succin de los compresores Gas 33 - 35 -8 a -12
Descarga de los compresores Gas 150 - 170 75 - 85
Fuente: Elaboracin propia.
El amonaco es un refrigerante que, en estado gaseoso, a bajas presiones tiende a ser
menor su temperatura y que a presiones ms elevadas se obtienen mayores temperaturas. As,
-
7/25/2019 00014s sdf4423
52/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 41 -De igual forma, es importante controlar la presin de descarga de los compresores y
asegurarse que sta se encuentre entre 150 170 psig, ya que mantenindola dentro de este
intervalo, el amonaco llegar con la presin necesaria a todos los puntos de la planta donde
ste se requiera.
Una vez comprimido el amonaco en estado gaseoso, es llevado a unos separadores de
aceite. El amonaco y el aceite son separados valindose su inmiscibilidad, y de que el
amoniaco gaseoso posee la menor densidad. El NH3 en su fase gaseosa se posiciona en la parte
superior del separador donde es succionado y dirigido hacia el manifold que alimenta a los
condensadores evaporativos.
El sistema de amonaco de Planta Los Cortijos, posee ocho condensadores
evaporativos cuyo funcionamiento consiste, en primer lugar, en la condensacin del amonaco
a travs de un flujo de agua, la cual cae sobre un serpentn que contiene al amonaco y al hacer
contacto, sta se evapora. En segunda instancia, una corriente de aire que proviene de un
ventilador enfra el vapor de agua para disminuir la humedad ambiental y hacer que la
condensacin del gas sea efectiva.
El amonaco condensado, el cual ha disminuido su temperatura desde los 80 C en
-
7/25/2019 00014s sdf4423
53/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 42 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
54/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 43 -V.3.Sistema de Baja Presin
El tanque de amonaco de baja presin tiene como funcin recibir, almacenar ydistribuir todo el amonaco lquido a los consumidores del sistema de baja presin,
permitiendo amortiguar las fluctuaciones de carga que puedan existir. (Ver anexo C.7)
Este equipo recibe amonaco proveniente de los tanques cilindros cnicos a travs
de dos tuberas de 8 in de dimetro que se conectan tambin con la lnea proveniente de los
difusores de ambiente de 4in de dimetro.
En resumen las lneas que retornan amoniaco al tanque de baja presin son:
1. Lnea de 8 in proveniente de los TCC 102,103, 104, 201, 202, 203, 204.
2. Lnea de 8 in proveniente de los TCC 105, 106, 107, 205, 206, 207.
3. Lnea de 4 in proveniente de los difusores de ambiente.
Por otro lado, el tanque de baja presin tiene conectada una lnea de 2 in de
dimetro de reposicin de amoniaco, la cual proviene del manifoldque se encuentra a la
descarga de las trampas de succin, adicionalmente el tanque tiene una lnea de 1 in de
dimetro el cual suministra gas caliente al tanque y una lnea de 1 in de dimetro ubicada
en el fondo del tanque la cual sirve para drenar el aceite acumulado en el fondo del mismo
-
7/25/2019 00014s sdf4423
55/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 44 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
56/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 45 -V.4.Consumidores del Sistema de Amonaco
Una vez descrito cmo opera el ciclo de amonaco, se proceder a indicar losconsumidores de este sistema:
V.4.1.Elaboracin I
V.4.1.1. Tanques Cilindro Cnico (T.C.C)
Los T.C.C. son considerados uno de los consumidores ms importantes de este sistema
y son alimentados por el sistema de amonaco de baja presin. (Ver anexo C.8) Este
subsistema, que consta de un pequeo tanque de almacenamiento, suple a estos tanques con
amonaco proveniente del sistema principal descrito en la Figura 5.1.
En la Planta Los Cortijos actualmente, se encuentran instalados trece T.C.C.
utilizados para el proceso de fermentacin de la cerveza. Estos tanques se identifican con losnmeros: 102 al 107 y 201 al 207 y cuentan en su mayora, con tres chaquetas de enfriamiento
que rodean al tanque y que estn inundadas por amonaco cuyo fin es enfriar y mantener la
temperatura requerida durante el proceso de fermentacin de la cerveza. Vale la pena destacar
que los tanques 105, 106, 107 y 201 poseen cuatro chaquetas en lugar de tres por lo que en
estos ltimos se consume mayor cantidad de NH3.V.4.1.2.Difusores de Ambiente
L dif d bi id d d j d i l f i
-
7/25/2019 00014s sdf4423
57/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 46 -V.4.2.Elaboracin II o Filtracin
V.4.2.1.Enfriador de PilsenSu finalidad es enfriar la cerveza, mediante el uso de amonaco, a una temperatura
entre -1 y -1,5 C y mantenerla dentro de ese intervalo previo a ser filtrada. (Ver anexo C.9)
V.4.2.2.Enfriador de Maltn
Su finalidad es enfriar la malta, este producto al salir de los tanques de maduracin, es
enfriado con amonaco antes de ser filtrado a una temperatura entre -1 y -1,5 C. (Ver anexo
C.10)
V.4.2.3.Enfriador de Trasiego
Este enfriador tiene por finalidad enfriar la cerveza que sale de los T.C.C. hacia los
tanques de maduracin y tambin opera con amonaco.
V.4.3.Sala de MquinasV.4.3.1.Enfriadores de alcohol
Los enfriadores de alcohol representan el segundo consumidor ms importante del
sistema de amonaco pues para enfriar el alcohol se requiere un flujo constante de amonaco.
El alcohol, es utilizado como refrigerante secundario, cumple una funcin importante dentro
de la planta pues participa en varios procesos entre los cuales se pueden mencionar: elenfriamiento de las cavas y del mosto, as como el enfriamiento de CO2 en el pre y post
f i d d CO t t E id t i t l h l i l l t
-
7/25/2019 00014s sdf4423
58/142
Captulo V. Descripcin del Sistema de Refrigeracin por Amonaco deLa Planta Los Cortijos, Cervecera Polar C.A.
- 47 -
-
7/25/2019 00014s sdf4423
59/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
Captulo VI.METODOLOGA EMPLEADA
A continuacin se presenta un diagrama de la metodologa empleada para llevar a cabo
la evaluacin del sistema de refrigeracin por amoniaco.
Familiarizacin y conocimiento de la planta ysu organizacin
Familiarizacin del sistema de refrigeracinde amonaco
Levantamiento de informacin
Clculo de las capacidades
-
7/25/2019 00014s sdf4423
60/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 49 -VI.1.Familiarizacin y conocimiento de la Planta y su organizacin
La resolucin de la problemtica encontrada parti del conocimiento del departamento
de servicios industriales y sala de mquinas: su metodologa de funcionamiento, el personal
adjunto y su estructura organizativa, sus funciones, equipos a cargo y su interaccin con los
dems departamentos de la empresa. Esto con la finalidad de conocer el escenario en el cual se
encontraba el personal que laboraba en la sala de mquinas y la operacin del sistema de
refrigeracin.
VI.2.Familiarizacin del sistema de refrigeracin de amoniaco
Posteriormente se inici el estudio del sistema de refrigeracin de amoniaco: su
funcionamiento, equipos involucrados, interrelacin con el proceso productivo, personal que
labora en l (tcnicos de servicios y mecnicos) identificando las funciones que este personal
deba desempear en el sistema de refrigeracin, subsistemas que lo componen y sus
caractersticas.
Luego de comprender la estructura organizativa de servicios industriales y sala de
mquinas, junto a sus principales funciones y responsabilidades, y despus de comprender el
funcionamiento del sistema de refrigeracin, se inici el proceso de levantamiento de
informacin para el anlisis del sistema.
-
7/25/2019 00014s sdf4423
61/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 50 - Fortaleza: posee una descripcin precisa del proceso de refrigeracin realizado por el
amoniaco en cada consumidor, y posee la descripcin de al menos un 70% de los equipos
instalados.
Debilidad:no posee informacin sobre un 30% de los equipos instalados, y alguna de la
informacin presentada se encuentra desactualizada, al igual que algunos datos de
operacin han variado.
Una vez realizada una lista inicial de equipos y consumidores en base al manual de
operaciones, se procedi al uso de otras tres tcnicas, Entrevistas Tcnicas, Trabajo de Campo
y uso de la herramienta Visual Plant, las cuales se presentan a continuacin.
VI.3.2.Entrevistas
Se procedi a entrevistar a los tcnicos de sala de mquinas y de cada rea donde elamoniaco es utilizado en el proceso de refrigeracin. Se interrog como mnimo a 3 tcnicos,
para obtener una informacin ms fehaciente y de esa manera poder comparar las divergencias
entre ellos
.
Fortaleza: permita realizar preguntas al tcnico, en caso de no tener claro algn
procedimiento u operacin que se realizaba, y la exposicin de cada equipo poda ser dada
de forma visual
-
7/25/2019 00014s sdf4423
62/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 51 - Fortaleza: permiti realizar el levantamiento de forma directa visualizando el proceso,
permitiendo su mejor comprensin. Permita preguntar al tcnico mientras realizaba
alguna maniobra que estaba ejecutando.
Debilidad:en gran parte de los equipos el uso no es continuo, por lo cual se deba esperar
y estar atento al arranque del equipo para poder levantar la informacin necesaria.
VI.3.4.Visual Plant
Visual Plant es un software desarrollado para ser manejado en la Web desde la intranetde la planta con la finalidad de trabajar y obtener informacin de los procesos a lo largo de
toda la empresa. El software rene la informacin de algunos procesos a travs de PLCs
instalados en algunos equipos, ordena y suministra la informacin en tiempo real, adems de
proporcionar los datos histricos de las operaciones.
Fortaleza: proporciona de forma sencilla y precisa la data histrica, ofreciendo grficos
y tablas de los valores registrados, lo que permite la toma de datos certera y no en base a
suposiciones.
Debilidad:gran parte de los procesos no se encuentran aun disponibles, y algunos de los
PLCs se encuentran sin calibracin, adems se debe conocer los intervalos de operacinporque tambin registra los datos de cuando se realiza alguna actividad anormal o cuando
se realizan los CIPs
-
7/25/2019 00014s sdf4423
63/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 52 -VI.4.1.Enfriadores de procesos
Los enfriadores de procesos son equipos que refrigeran de forma directa a travs de un
intercambiador de calor, bien sea de placas o de tubos, a los elementos que se necesita retirar
calor a travs de un refrigerante, en este caso se analizaran los que utilizan el amoniaco.
Entre los enfriadores de procesos que utilizan amoniaco como refrigerante se
encuentran:
Enfriador Pilsen
Enfriador Maltn
Enfriador de Trasiego
Enfriadores del Sistema de Alcohol
Enfriadores del Sistema de Agua Helada
Intercambiador NH3-H20 de la Planta Aldox
Intercambiador NH3-H20 de la Planta Haffmans
Sistema de CO2
Inicialmente se realiz una tabla para cada equipo, en la cual se especificaban los
siguientes datos obtenidos de las condiciones de operacin (Anexo A.1):
a. Elemento a enfriar:
-
7/25/2019 00014s sdf4423
64/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 53 -Estos datos fueron obtenidos tras el seguimiento de los sistemas, durante un periodo de
un mes, utilizando las diversas metodologas de levantamiento de informacin anteriormente
explicadas. Un aspecto de importancia a destacar fue la imposibilidad de la medicin de forma
directa del caudal volumtrico o el caudal msico del elemento refrigerante (NH3), debido a
que en ninguna de las lneas de suministro o retorno de los equipos se encontraba la
instrumentacin necesaria.
Una vez realizado el levantamiento de los equipos con sus diferentes rangos de
presiones de operacin y temperaturas tanto del refrigerante como del elemento a enfriar, se
procedi al clculo de las capacidades de refrigeracin y el consumo de refrigerante.
En este tipo de enfriadores se procedi a realizar el estudio planteando inicialmente un
volumen de control alrededor de los equipos, debido a que conviene ms analizar elcomportamiento del sistema evaluando exclusivamente las condiciones de entrada y salida,
que el recorrido de una partcula durante todo el proceso.
En base a la Primera Ley de la Termodinmica, en la cual se establece que si se
realiza trabajo sobre un sistema o bien ste intercambia calor con otro, la energa interna delsistema cambiar:
-
7/25/2019 00014s sdf4423
65/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 54 -En funcin a este anlisis se procedi al clculo del calor transferido de los elementos
que necesitaran disminuir su temperatura transfiriendo energa al refrigerante, mediante la
ecuacin de calor sensible, debido a que los elementos a los que se le retirara energa no
cambian de fase:
)( TCpmQ eee = (Ec. 6.2)
Siendo:
eQ = flujo de calor transferido por el elemento a refrigerar [W]
em = flujo msico del elemento a refrigerar [kg/s]
eCp = calor especifico promedio del elemento a refrigerar [kJ/kgK]
)( T = diferencia entre la temperatura de entrada y salida del fluido [C]
En la tabla 6.1 se presentan los calores especficos promedio tanto de los elementos a
refrigerar presentes en el sistema como del amoniaco:
Tabla 6.1. Calores especficos promedio @ 30C
ElementoCp
[kj/kg K]
-
7/25/2019 00014s sdf4423
66/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 55 -Una vez calculado el calor retirado de los elementos a refrigerar, se toma como
suposicin principal, que el calor disipado es absorbido en su totalidad por el refrigerante, en
este caso el amoniaco, debido a que los equipos se encuentran completamente aislados por
camisas de poliuretano extendido o en algunos casos por dispositivos aislantes propiamente
del equipo, por lo tanto se supone la transferencia de calor al ambiente es despreciable,
resultando:
re QQ = (Ec. 6.3)
Siendo:
rQ = flujo de calor retirado por el refrigerante [W]
De esta forma se procedi al clculo de la masa de refrigerante necesario para la
remocin efectiva de la energa disipada por el elemento a refrigerar. Debido a que el
amoniaco sufre un cambio de fase de lquido comprimido a alta presin a vapor saturado a la
salida del equipo.
)( h
Qm rr
= (Ec. 6.4)
C l VI M d l E l d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
67/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 56 -VI.4.2.Enfriadores de ambiente
Los enfriadores de ambiente son equipos que en su mayora funcionan como
evaporadores con haces de tubo sobre los que se induce forza por medio de ventiladores y de
esta forma es retirado el calor del ambiente.
Para el clculo de los enfriadores de ambiente principales se procedi a la toma de las
temperaturas y humedades relativas del aire interno y externo del espacio a refrigerar, se midi
la temperatura en las paredes del mismo, adems se utiliz un anemmetro para la toma de las
velocidades del aire, tomando las mediciones de forma perpendicular a las paredes, debido a
que el flujo de aire se desplaza sobre ellas de forma paralela.
El instrumento utilizado para la medicin de las temperaturas y humedades relativas
del aire fue un Termo-higrmetro elctrico, marca Extech, modelo 445703 - Big Digit
Hygro-Thermometer, con un intervalo de medicin de:
- Temperatura: desde -10 hasta 60C. Error: 1C
- Humedad: desde 10 hasta 99% RH. Error 5%RH
El instrumento utilizado para la medicin de las temperaturas en las paredes, es un
C l VI M d l E l d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
68/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 57 -Teniendo registrados los datos de los espacios que necesitan refrigeracin, se procedi
a generar una tabla con los siguientes reglones:
- Anchura de la pared
- Altura de la pared
- Temperatura de la pared
- Velocidad del aire
- Temperatura del aire
Un aspecto a destacar fue la medicin de las velocidades del aire, las cuales fueron
tomadas durante cinco das, a distancias de cinco metros entre cada medicin, de forma
perpendicular a las paredes, debido a que el flujo se desplazaba paralelamente sobre las
paredes. En el suelo tambin se tomo las mediciones de forma perpendicular a la superficie,debido a que el aire era recirculado alrededor de las cubas y su movimiento era paralelo al
mismo.
Los fundamentos utilizados para el clculo de la capacidad de refrigeracin de los
equipos, partieron por la realizacin de un estudio de las cargas trmicas en los ambientes arefrigerar en base a las condiciones presentes, considerando estado estacionario.
C t l VI M t d l E l d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
69/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 58 -VI.4.2.1.Cargas por transmisin
Las cargas por transmisin, son las debidas al calor transferido a travs de las paredes,
pisos y techos, la cual vara dependiendo de las condiciones externas e internas del ambiente,
adems del tipo de construccin, en el cual juega un papel fundamental el espesor y tipo de
material aislante empleado en las paredes. La ecuacin que representa la carga por transmisin
es la siguiente:
)( 21 TTUAQtrans = (Ec. 6.5)
Donde
transQ = calor de transmisin [W]
U= coeficiente de transmisin de calor [W/m2K]
A= rea de la superficie en anlisis [m2]
1T = temperatura del ambiente externo [C]
2T = temperatura del ambiente interno [C]
Modelando el sistema como conveccin y conduccin, tomando en consideracin que
la pared se encuentra compuesta por dos materiales (aislante y material de construccin) y que
el comportamiento es similar a lo largo de toda la pared, la transferencia de calor a travs de la
C t l VI M t d l E l d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
70/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 59 -
Figura 6.2. Circuito trmico representativo de la transferencia de calor a travs de la pared
Fuente: Elaboracin Propia
AhAk
l
Ak
l
Ah
TTQ
b
b
a
a
trans
21
21
11
)(
+++
= (Ec. 6.6)
Donde
h1= coeficiente de transferencia de calor por conveccin externo [W/m2 C]
C t l VI M t d l E l d
-
7/25/2019 00014s sdf4423
71/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 60 -Para determinar el coeficiente de conveccin, se model como flujo paralelo a una
placa plana. Las velocidades son muy bajas, se determinar el tipo de conveccin
predominante o si por el contrario es mixta. Por ello se evaluarn las siguientes condiciones:
Tabla 6.2. Tipo de Conveccin
Tipo de Conveccin Pr 1
Conveccin forzada (Gr/Re ) 1
Conveccin mixta (Gr/Re ) 1Conveccin natural (Gr/Re ) 1
Fuente: [17]
Para conveccin forzada su supuso flujo paralelo a una placa plana por lo tanto el
coeficiente convectivo ser de la siguiente manera:
Flujo paralelo a una placa plana para conveccin forzada flujo laminar(S Rel 5x10
5; Pr > 0,5)
31
21
PrRe664,0 = lfNu (Ec.6.11)
Donde
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
72/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 61 -Para la conveccin natural el coeficiente convectivo depender de la orientacin de la
placa, por lo tanto las correlaciones correspondientes son:
Flujo sobre una placa vertical para conveccin natural flujo laminar(S Ral 10
9)
( ) 41
67,068,0 += lN RaNu (Ec.6.13)
Donde
NNu = Numero de Nusselt conveccin natural
Flujo sobre una placa vertical para conveccin natural flujo turbulento(S 109 < Ral 10
12)
( ) ( ) 121
841
106,1167,068,0 ++= llN RaRaNu (Ec.6.14)
Siendo:
916
169
Pr
492,0
1
+= (Ec.6.15)
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
73/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 62 -
( ) 31
33
FN NuNuNu += (Ec.6.16)
Una vez calculado los coeficientes de transferencia de calor por conveccin se pas al
clculo de las cargas por transmisin con la ecuacin 6.6, empleando los siguientes valores de
conductividad.
Tabla 6.3. Conductividades de los materiales constructivos
MaterialK
[W/m.K]
Poliuretano espuma rgida 0,026
Bloque de construccin 0,056
Fuente: [18]
VI.4.2.2.Infiltracin del aire
La infiltracin del aire es otra carga representativa debido a que al abrirse la puerta de
un espacio refrigerado, el aire caliente del exterior entra al espacio para reemplazar al aire fro
ms denso, esto constituye una prdida en el espacio refrigerado. El calor que debe ser
eliminado por este aire caliente del exterior para reducirle su temperatura y contenido dehumedad a las condiciones de diseo del espacio, constituye una parte de la carga de
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
74/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 63 -Donde:
Qia= carga por infiltracin de aire externo [BTU/h]
V = Volumen interior del espacio refrigerado [ft3]
B = Calor removido [BTU/ft3] por medio de la temperatura interior del espacio
refrigerado, temperatura del aire de entrada y humedad relativa del aire de entrada,
Tabla 6.4
F = Frecuencia de renovacin cada 24 horas segn volumen de la cmara, Tabla 6.5
Tabla 6.4. Calor removido en enfriamiento de aire para las condiciones de un espacio
(BTU/ft3)
Fuente: [18]
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
75/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 64 -VI.4.2.3.Cargas del producto
La carga del producto, es referida a la energa interna que cede el producto al entorno
para su refrigeracin, en este caso ocurre un fenmeno contrario, al ingresar el producto a
menor temperatura que el ambiente, ste absorbe calor del mismo. El calor absorbido vara
dependiendo de la cantidad de producto, la cantidad de das que dura el producto en
almacenamiento, la temperatura inicial del producto y la temperatura del ambiente. El calor
absorbido por el producto se calcula de la siguiente forma:
hdiasN
TTCpmQ
ppp
p24
)(
=
(Ec.6.17)
Siendo:
Q= calor absorbido por el producto [kJ/h]
pm = masa del producto [kg]
pCp = calor especifico del producto [kj/kgK]
T= temperatura del ambiente interno [C]
T= temperatura inicial del producto [C]
Ndias= nmero de das que es almacenado el producto
VI.4.2.4.Cargas por piso hmedo
En los cuartos de almacenamiento se realizan limpiezas constantes para evitar la
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
76/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 65 -VI.4.2.5.Carga por motores
Los evaporadores para su accionamiento necesitan el uso de motores elctricos, los
cuales debido por su naturaleza disipan parte de la energa en forma de calor, por lo cual esta
vara dependiendo de la potencia del mismo. El calor suministrado al ambiente por estos
equipos se calcula de la siguiente forma:
coincmotoresmotor f
HPh
BtuPotNQ
= 2525 (Ec. 6.19)
Donde:
motorQ = carga por motores [kJ/h]
Nmotores= numero de motores
Pot= potencia de los motores [HP]coinc= factor de coincidencia o uso de los motores
VI.4.2.6.Cargas por iluminacin
En adiccin se encuentra el calor transmitido por la iluminacin que se tiene dentro del
espacio que necesita ser refrigerado, esta es una carga que vara con el espacio iluminado, la
potencia de los bombillos instalados y la cantidad de ellos. El calor debido a las luces se puede
hallar por la siguiente expresin:
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
77/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 66 -VI.4.3.Caso especial: TCCs
Un caso especial es el clculo de los Tanques Cilndricos Cnicos debido a que su
carga depender del proceso que se est realizando en su interior. En estos tanques se realizan
los procesos de fermentacin y maduracin de la cerveza.
El proceso realizado en el interior de los TCCs en funcin de los das (pasos)
transcurridos al igual que el set point de temperatura a los que se encuentra regulado el
control, se muestra en la tabla 6.6:
Tabla 6.6. Procesos y temperaturas de los TCCs
Paso Actividad
Set Point
Temperatura[C]
1 Fermentacin 12,0
2 Fermentacin 12,0
3 Fermentacin 12,0
4 Fermentacin 12,0
5 Fermentacin 12,0
6 Fermentacin 12 0
Captulo VI Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
78/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 67 -El mosto saliente de la paila de hervir es enfriado para conseguir una temperatura de
entrada a los TCCs de 10C, la cual es la adecuada para la fermentacin alcohlica. El
proceso de fermentacin comienza una vez agregada la levadura al mosto, durante este
proceso la cimasa segregada por la levadura convierte a los azcares simples, como la glucosa
y la fructosa, en alcohol etlico y dixido de carbono.
Una vez que se inicia la fermentacin se aprecia el desprendimiento de calor, debido a
que este proceso es exotrmico y se necesita controlar la temperatura a travs del suministro
de amoniaco a las chaquetas de enfriamiento. Para el clculo el calor generado en la reaccin
que debe ser retirado por el amonaco, se determina inicialmente calculando inicialmente la
masa de azcar presente en la cerveza que se encuentra adentro del TCC, debido a que esta es
la que reacciona y de manera exotrmica:
azucarTTC fraccNiveld
m =4
2
(Ec. 6.21)
Donde
= 1010 kg/m3
(constante en promedio), densidad del mosto de cerveza en los TCCsd= dimetro de los TCCs [m]
Captulo VI. Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
79/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 68 -Donde
fermq = calor liberado durante el proceso de fermentacin [kcal/h]
beerK = 160 kcal/kg (constante), calor liberado por unidad de masa que reacciona en el
proceso de fermentacin
fermdiasN = nmero de das que dura el proceso
m= masa de cerveza que reacciona [kg]
Durante el proceso de fermentacin la temperatura es controlada por el refrigerante que
se encuentra en las chaquetas de refrigeracin, por lo cual el NH3es bombeado a las mismas
cuando la temperatura del proceso se dispara afuera de los intervalo fijados por los set points,
los cambios de temperaturas por debajo de los set points son calores no disipados por el
amonaco, estos cambios de temperaturas son dos, el primero de ellos es al ingresar el
producto a los tanques a 10C y el segundo cuando elset pointes cambiado de 12C a 15,5C.
Calor liberado desde 10C a 12C y el liberado de 12 C a 15,5C
hdiasN
TCpm
Q C 24
)(1210
= (Ec. 6.23)
Captulo VI. Metodologa Empleada
-
7/25/2019 00014s sdf4423
80/142
Captulo VI. Metodologa Empleada
- 69 -Calor liberado por la maduracin
Una vez que el mosto llega al paso diez la actividad microcelular se detiene y
comienza el proceso de maduracin en los TCCs, donde se busca bajar la temperatura del
producto desde 15,5C a una temperatura de 3C, para luego ser trasegado el producto a las
cavas de maduracin donde culmina por depositarse en el fondo de las cubas la levadura
aadida en el proceso de fermentacin. El calor que debe retirar el refrigerante en las
chaquetas de los Tanques Cilndricos Cnicos viene representado por la siguiente expresin:
hdiasN
TCpmQmad
24
)(
= (Ec. 6.25)
Donde
madQ = calor liberado durante el proceso de maduracin [kcal/h]
Resultando la capacidad necesaria a suministrar por el refrigerante en los TCCs
durante el proceso de fermentacin y maduracin, en la siguiente expresin
madCCfermTCCNH QQQQQ += 5.151212103 (Ec. 6.26)
Captulo VII. Resultados y Anlisis
-
7/25/2019 00014s sdf4423
81/142
p y
Captulo VII.RESULTADOS Y ANALISIS
En este captulo se presentan los resultados obtenidos pa