CALCULO DEL CICLO DE REFRIGERANTEDeterminacin de la temperatura y presin de condensacin

La temperatura de almacenamiento del cuarto frio es de Para determinar la temperatura ambiente, vamos a considerar que el cuarto frio, se instalara en la ciudad de Guayaquil, cuya temperatura ambiente promedio es . La temperatura de condensacin se obtiene a partir de la siguiente ecuacin:

Se considerada un De las tabla termodinmica del anexo 2.1, se obtiene la presin de condensacin a Presin (PSIA)Temperatura

88.714106

90106.95

90.076107

Determinacin de la temperatura y presin de evaporacin

La humedad relativa promedio entre los productos a almacenar es de 70 %, valor con el cual nos dirigimos al diagrama del salto trmico determinando que Dt = 10C sabiendo que la cmara ser de tiro forzado.Para obtener la temperatura de evaporacin se aplica la siguiente frmula:

Con la temperatura de evaporacin , calculamos la presin de evaporacin con la tabla del anexo 2.1, mediante la interpolacin.

Presin (PSIA)Temperatura

19.14922

19.57123

20.00124

Relacin de compresin

La relacin de compresin es calcula a partir de la siguiente frmula:

Seleccin y trazado del ciclo de refrigeracin

Punto 1

En la tabla de lquido y vapor saturado para el R 124 y obtenemos , , T (F)V(ft3/lb)H(Btu/lb)S(Btu/lbR)

221.8532840.1765

231.815584.10.1765

241.778784.30.1765

Punto 2Para encontrar la temperatura en el punto 2, se la obtiene mediante la frmula: donde vamos a considera que:

Con la y , encontramos , , 30 F

P (PSI)V(ft3/lb)H(Btu/lb)S(Btu/lbR)

191985,50,1796

19,571,851885,3860,1791

201885,30,1787

Punto 3Para encontrar la temperatura en el punto 3, se la obtiene mediante la frmula: donde vamos a considera que:

Con la y , encontramos , , 50 F

P (PSI)V(ft3/lb)H(Btu/lb)S(Btu/lbR)

192,008889,10,1868

19,571,948689,040,1864

201,903189,00,1860

Punto 4Con y como la entropa es igual a la del punto 3, con estos valores vamos a la tabla de sobrecalentado R-124, y calculamos

90 psi

T(F)S(Btu/lbR)

1300.1864

A encontramos la entalpia 90 psi

T(F)S(Btu/lbR)V(ft3/lb)H(Btu/lb)

1300,18640,4466100,2

Punto 5 Con la y encontramos , en la tabla de R-124 saturadoP(psi)T(F)S(Btu/lbR)V(ft3/lb)H(Btu/lb)

90106.950,17760,415095,1

Punto 6Para encontrar la temperatura en el punto 6, se la obtiene mediante la frmula: donde vamos a considera que:

Con la temperatura y calculamos en la tabla de subenfriamiento R-124P(psi)T(F)S(Btu/lbR)V(ft3/lb)H(Btu/lb)

901100,17880,419733,949

Punto 7 mezclaCon y como la entalpa es igual a la del punto 6, con estos valores vamos a la tabla R-214, y calculamos la calidadH7=h6

Con encontramos la entalpia ,

Cuadros de resumen de presin, temperatura, entalpia y entropa en cada punto del ciclo de refrigeracinPUNTOP(psi)T(F)S(Btu/lbR)V(ft3/lb)H(Btu/lb)

119,571230,17651,815584,1

219,571300,17911,851885,386

319,571500,18641,948689,04

4901300,18640,4466100,2

590106,950,17760,415095,1

6901100,17880,419733,95

719,571230,072550,498233,95

Flujo msico de refrigerante

CAPITULO VII

CLCULO Y SELECCIN DEL COMPRESOR

Determinacin del volumen de barridoPara el clculo del volumen barrido es necesario conocer: Los valores de entalpa de los puntos caractersticos de la instalacin, datos que hemos obtenido al trazar el ciclo frigorfico de la misma. El volumen especfico del refrigerante en el punto de aspiracin. Potencia frigorfica de la instalacin (Pf).

Potencia frigorfica.

a) Produccin frigorfica especifica neta

Tambin llamado efecto refrigerante por unidad de masa. Representa la cantidad de calor que se capta en el evaporador por cada Kg de refrigerante que circula por l. Es la diferencia de entalpas entre los puntos de salida y entrada del refrigerante al evaporador, es decir, los puntos 2 y 7 del diagrama:

b) Caudal msico de refrigerante

c) Volumen aspirado

Para conocer el volumen aspirado (Va), debemos tomar el dato del volumen especfico del vapor en el punto de aspiracin (punto 3).

d) Volumen barrido (Vb)

Siempre debe cumplir que: Vb Va. Por lo que es necesario colocar un compresor de mayor tamao, que aspire un volumen terico Vb, para que en la realidad sea capaz de aspirar el volumen de refrigerante Va que llega al punto de aspiracin.El rendimiento volumtrico viene dado por la expresin:

Existe una expresin que nos permite calcular de manera aproximada el rendimiento volumtrico, a partir de o R anteriormente calculada. =R=4.6

Seleccin del tipo de compresor

Compresor Alternativo con aceite mineral para R-214Para el sistema de cuarto frio se seleccionara un compresor de media/alta temperatura, adecuados para sistemas de enfriamiento y conservacin.

Volumen del refrigerante aspirado por el compresor

Potencia terica de compresin

Potencia real de compresin

Potencia del motor elctrico del compresor

Datos para la seleccin del compresor

Datos para seleccinTipo de refrigeranteR-214

Potencia frigorfica

Temperatura de evaporacin [C] -5 C

Temperatura de condensacin [C]43C

Segn las caractersticas del compresor se selecciona:Se selecciona el compresor tipo -------------

__________________________

Fuente : ---------------------------

CAPITULO VIII

SELECCIN DEL EVAPORADOR

Determinacin de la Temperatura y Presin de EvaporacinLa determinacin de estos datos ya se los realiz en el apartado de Clculo de Ciclo de Refrigeracin por lo que se presentar solamente una tabla resumen con dicha informacin. Temperatura Y Presin de Evaporacin

Temperatura-5(C)

Presin - Dato Interpolado134,94(Kpa)

Para la seleccin del evaporador es necesario considerar los siguientes factores:

a) Seleccin del Sistema de Circulacin de aire en el evaporadorExisten evaporadores de dos tipos, de circulacin natural o conveccin natural y los de conveccin forzada. Los evaporadores de conveccin natural no incorporan ventilador y estn diseados para hacer circular el aire por la cmara gracias a las corrientes de conveccin que de forma natural se crean con la diferencia de temperaturas en el aire. Como podemos intuir las velocidades de circulacin del aire son bajas, lo que implica que los productos tienden a secarse menos. Por la misma causa, el intercambio de calor va a ser pequeo por lo que el rendimiento de este tipo de evaporadores es menor que los de conveccin forzada siendo por lo tanto, a igualdad de potencia, de un tamao muy superior a los que incorporan ventilador. Con estas caractersticas este tipo de evaporadores se utilizan en cmaras pequeas para productos sensibles a la desecacin como carnes sin envasar, verduras, hortalizas y frutas. Los evaporadores de conveccin forzada, incorporan un ventilador que obliga a pasar el aire de la cmara a travs de las aletas de su batera. Esto permite que el intercambio de calor sea muy intenso, teniendo un rendimiento muy superior al de conveccin natural y un tamao, a igualdad de potencia, mucho ms compacto. Como inconveniente podemos resaltar que resecan ms los alimentos ya que la velocidad del aire dentro de la cmara es mayor. Esto hay que tenerlo en cuenta cuando se trate con productos sensibles a la desecacin; en este caso la solucin es trabajar con un bajo DT o introducir los productos en envases que impidan la prdida de agua del producto. Este tipo de evaporadores son los ms utilizados en instalaciones de mediana y gran potencia.Por lo tanto, y tomando en cuenta las caractersticas de los productos a almacenar y teniendo en cuenta que no es una cmara de refrigeracin muy grande, se opta por escoger un Evaporador de Conveccin Natural, inclusive otro factor determinante es el costo de las instalaciones que los dos tipos requieren, siendo el evaporador escogido el de ms bajo costo.Seleccin del Evaporador segn el Tipo de Aplicacin:Se tiene en el mercado un amplio abanico de posibilidades a la hora de elegir un evaporador, los cules dependern de la forma, el espacio, y la potencia que se requiera. A continuacin se enumeran algunos tipos de evaporadores que se pueden encontrar en el mercado. Evaporadores cbicos: se suelen instalar en el techo o la pared. Son muy utilizados en cmaras industriales de mediana y gran potencia. Evaporadores de techo de doble flujo: apropiados para salas de trabajo, salas de despiece, etc. Evaporadores murales para pequeas cmaras. Evaporadores de plafn para pequeas cmaras. Evaporadores de techo de flujo inclinado para cmaras comerciales. Evaporador con ventilador centrfugo para distribucin por conductos Evaporador de baja velocidad para productos sensibles a la desecacin.Debido a que la cmara que se va a refrigerar es de un tamao mediano, se elige un Evaporador Tipo CbicoSeparacin entre las aletasOtro aspecto importante a tener cuenta a la hora de seleccionar un evaporador es la separacin que tienen las aletas de la batera. El elegir una separacin u otra depende de si se va a formar escarcha en el evaporador y la velocidad de formacin de la misma. La capa de escarcha formada sobre las aletas va aumentado de grosor con el paso del tiempo y si estas estn muy juntas el evaporador quedar atascado de hielo muy rpido impidiendo la circulacin de aire y con ello la transmisin de calor, siendo necesarios ciclos de desescarche muy frecuentes. En el caso de que no sea previsible la formacin de escarcha en el evaporador (temperatura de evaporacin superior a 0C) podemos recurrir a evaporadores con menor separacin entre sus aletas (3 4 mm). En el caso de que se prevea la formacin de escarcha es preciso aumentar el paso entre aletas (4,5 6 mm) para instalaciones de conservacin con temperaturas de evaporacin bajo cero y (7 10 mm) para aplicaciones conservacin de congelados y (12 mm) para congelacin. Normalmente el fabricante indica la separacin de aletas y si el evaporador es para conservacin o congelacin.Por lo pronto se tiene nocin de que para el proyecto actual, la separacin de aletas debe estar entre (4.5 6 mm).Sistema de Desescarche

Los refrigeradores comerciales, exhibidores , gabinetes y cmaras para el almacenamiento de mercadera generalmente emplean los cinco siguientes mtodos de desescarche: Apagado de la unidad condensadora permitiendo el desescarche natural del evaporador.Este tipo de desescarche es quizs el ms simple dado que se requiere el mnimo de dispositivos para realizarlo. En este mtodo, simplemente se apaga la unidad condensadora durante todo el perodo de desescarche de las tuberas del evaporador. Dado que no se agrega calor por ninguna fuente externa para derretir el hielo, y solamente se usa la circulacin del mismo aire que rodea al evaporador, este mtodo se caracteriza por ser ms lento, y como resultado de ello, se recomienda su uso para aplicaciones de media temperatura (por sobre -2 c). Desescarche por gas caliente.El desescarche por gas caliente ofrece muchas ventajas en comparacin con otros mtodos. El calor es agregado directamente a la serpentina del evaporador sin estar dependiendo de medios externos tales como rociadores de agua o aire forzado. Mediante la aplicacin de calor de manera interna, se obtiene un desescarche rpido. La escarcha se desprende a veces de manera ms rpida, inclusive antes de derretirse completamente. Para lograr con xito este tipo de desescarche, deben instalarse calentadores adecuados en los desagotes o bandejas de desage usando el mismo gas caliente o por medio de resistencias elctricas. El desescarche por gas caliente otorga una fuente de calor sin generar gastos comparado con otros mtodos empleados. Desescarche elctrico. Es el sistema ms utilizado en instalaciones comerciales e industriales de mediana potencia. El fabricante suele indicar si el evaporador lleva instaladas las resistencias y la potencia de las mismas. En este caso se dispone sobre el evaporador una serie de resistencias elctricas (normalmente a 220V), las cules por efecto Joule, suministran, durante perodos de tiempo previamente establecidos, una cantidad de calor suficiente para la eliminacin del hielo. Circulacin de aire por el evaporadorEste tipo de sistema se aplica a cmaras pequeas cuya temperatura de evaporacin est cercana a 0C. Ante la presencia de hielo, y mediante la accin de un elemento (por ejemplo un reloj de desescarche), el compresor para y el aire, al continuar su paso a travs del evaporador, va cediendo calor que toma el hielo para cambiar de estado. Este sistema presenta como principales inconvenientes, en cado de circulacin forzada, el rociado que con agua lquida se produce sobre el gnero prximo al intercambiador, y el tiempo elevado de desescarche que es necesario emplear en comparacin con otros sistemas. Se selecciona el Sistema de desescarche tipo Resistencias elctricas debido a su costo relativamente bajo y por ser el ms comercial.DATOS PARA LA SELECCIN DEL EVAPORADOR:Se debe considerar los parmetros previamente determinados para la seleccin del evaporador. Dicho evaporador se seleccionar a partir de catlogos realizados por los fabricantes en donde constan los parmetros adecuados en los cuales funcionar.La potencia del evaporador ser la misma del compresor. De lo contrario el sistema quedar desequilibrado y el funcionamiento de la instalacin no ser el ms correcto. Es difcil encontrar un evaporador que proporcione la misma potencia que el compreso, entonces hay que seleccionar el que ms se acerque y posteriormente comprobar que la humedad relativa que se va a desarrollar en la cmara con el par compresor evaporador seleccionado no difiere mucho de lo previsto en las condiciones iniciales.

1

ParmetroMagnitudUnidad

Potencia Frigorfica10KW

Temperatura de Evaporacin-5(C)

Humedad Relativa70%---

Salto Trmico10C

Potencia Compresor----HP / W

Distancia entre aletas4.5 6 mmmm

Seleccionamos el evaporador INMH-125G ya que cumple con las especificaciones requeridas.