DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN FRIGORIFICA PARA

ALMACENAMIENTO DE ZANAHORIA Y LECHUGA

Presentado por:

De León Siller Susana

Grajales Díaz Arline

Perdomo Valentín Obeth

Materia: Producción de FríoProfesor : Ignacio Covarrubias

Gutiérrez

Departamento de Ingeniería Agroindustrial

Diagrama de bloques del proceso de empacado de zanahoria

Recepción

Separación de piedras

Lavado

Selección

Empacado

Almacenamiento

El almacenamiento requiere de condiciones de refrigeración

UBICACIÓN GUADALUPE, ZACATECAS

A) CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN

 

Materia prima

Mercado de consumo

Mano de obra

Carretera Agua

Electricidad

Clima

Precio del terreno

Permisos

Resistencia del terreno

SUMA

Guadalupe 50 14 32 32 27 24 20 18 24 16 257

Villa de Cos 20 21 16 24 27 24 20 18 8 16 194

Pánuco 30 21 24 32 27 24 20 12 16 16 222

Ponderar 10 7 8 8 9 8 5 6 8 8  

Matriz cuantitativa ponderada para la elección de la ubicación de la empresa

A) CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN

CARACTERÍSTICAS DE LAS CÁMARAS FRIGORÍFICAS

o Dimensiones: Se tendrán 2 cámaras cuyas dimensiones son de 9.5 x 13.6 x 14.3 m para zanahoria, y 9.5 x 15.7 x 15.5 m para lechuga. Cuya capacidad de cada una de estas es de 200 y100 toneladas, respectivamente.

o Aislante: Espuma de Poliuretano con un espesor de 3.89”.

B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA (HOJA DE CÁLCULO EXCEL IMPRESA)

INFORMACIÓN REQUERIDA PARA LOS CÁLCULOS   

DATOS DEL PRODUCTO DATOS DEL LUGAR Y MANEJO

PRODUCTO : Zanahorias   UBICACIÓN :  Guadupe, Zacatecas

MASA TOTAL : 200 t   Tbs : 102 ºF

FLUJO DIARIO : 20 t/día   Tbh : 63 ºF

DENSIDAD : 64.9 lb/pie3  a.s.n.

m. 2612 m

  Cp1 : 0.72 Btu/lb ºF H. Rel. Exterior : 55 %  Cpo : 0.37 Btu/lb ºF H. Rel. Interior : 98 %

  l : 57.58 Btu/lb TIPO DE USO : 1NORM

AL T. De almacen : 32 ºF Uso montacargas 15 hp

C. DE RESPIRACIÓN   AISLANTE : POLIURETANO@ 40 2380.32 Btu/t día Altura cámara : 9.5 m  50 7426.864 Btu/t día Largo = 1.2 Ancho  

156.5456 60 8992.32 Btu/t día Volumen total = 2 V. útil  70 10557.77 Btu/t día Horas de trabajo = 8 h

47.5 Crtm 7035.5075 Btu/t día No. Persona = 3  

32.0 Crta 1656.9152 Btu/t día Cajas de cartón36363.6 No.

 Cp cartón

= 0.21 Btu/lb ºF   Peso por caja   1 lb

B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA

CALCULO DE LAS DIMENSIONES Y ESPESOR DEL AISLANTE

Vu = mT / r =   6791.987673pie3 VT = 2 Vu =  

13584pie3

INTERNO EXTERNO ESPESOR DEL AISLANTE

pies m pies m   cm inchAprox.(")

ALTURA ( H ) =   31.2 9.5 31.7 9.7 PISO 9.72 3.89 3.0LARGO ( L ) =   44.6 13.6 45.1 13.8

MUROS 9.72 3.89 3.0

ANCHO ( A ) =   46.9 14.3 47.4 14.5

TECHO 9.72 3.89 3.0

VOLUMEN (V) = 65246.0 1847.6NOTA: Medidas con distribución de tarimas

B) CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA

1.- CARGA POR TRANSMISIÓN EN MUROS, PISOS Y TECHO. (pared N = largo)

ECUACIÓN : Q1 = U A DTUpoliuretano = 1/(0.0322 + 0.2451e)     Btu

DT = (Text. - Tint) + FC

Upoliestireno = 1/(0.0322 + 0.1984e)    

día ft2ºF

Area externa pie2 (Te - Ti) FC DT U Qi (Btu /día)

PISO   2139.38 31 0 31 5.000 331,604.37

PARED N   1428.84 70 0 70 1.303 130,317.74

PARED S   1428.84 70 2 72 1.303 134,041.10

PARED E   1501.57 70 4 74 1.303 144,776.71

PARED W   1501.57 70 4 74 1.303 144,776.71

TECHO   2139.38 70 9 79 1.303 220,210.11

SUMA 1,105,726.73

CUADRO RESUMEN DE LAS CARGAS TERMICAS

FUENTE DE CALOR ECUACIÓN USADAQi (Btu /día)

TRANSMISIÓN EN MUROS, PISO, TECHO.     Q1 = U A DT    1,105,726.

73 29.44

INFILTRACIÓN DE AIRE.       Q2 = Va (he - hi)     372,435.16 9.91

CARGA POR PRODUCTO      

Q3 = Qp1+Qp2 +Qp3+Qp4     826,331.01 22.00

CALOR SENSIBLE SUPERIOR    

Qp1 = mD Cp1 (Te - To)     983,865.60 26.19

CALOR LATENTE DE CONGEL.     Qp2 = mD l     0.00

CALOR SENSIBLE INFERIOR    Qp3 = mD Cpo (Te - To)     0.00

CALOR DE RESPIRACIÓN    

Qp4=mDCrtm+(mT-mD)Crta     157,534.59 4.19

ALUMBRADO         Q4 = 3.4 A tl     56,939.54 1.52

PERSONAL         Q5 = N Qw tw     22,275.42 0.59

MAQUINARIA Y EQUIPO       Q6 = 2545 (hp) tm     305,400.00 8.13

MOTORES DE LOS EVAPORADORES     Q7 = (HPT)*fc*24     532,800.00 14.18

EMPAQUES Y EMBALAJES      

Q8 = mempaque*Cp(Te-Ti)     534,545.45 14.23

SUBTOTAL    3,756,453.

31 100.00

10 % SEGURIDAD     375,645.33

CARGA TOTAL    4,132,098.

65

CARGA TOTAL / 18 h/día     229,561.04

VALOR PREVIO DE QT =    

3,223,653.31

Q0=Qtotal/ Horas de funcionamiento al día = 19.13 T.R.

DATOS PARA CALC. MOT. EN EVAPOR.

No. EVAPORADORES =   4 

CARGA PRELIMINAR = 229,561BTU/h

CAP. DE C/EVAPOR. = 57390.25897BTU/h

POT. POR EVAPOR. = 1.5HP

FACTOR DE CONV. Fc = 3700 

CAPACIDAD DEL EVAP. 64000BTU/h

CAP.TOTAL EVAP.@DT =12 ºF 307200BTU/h

CAP.TOTAL EVAP.@DT =10 ºF   256000BTU/h

CAP.TOTAL EVAP.@DT =9 ºF 230400BTU/h

C) Evaluación termodinámica

CONSIDERACIONES: -Diferencia de Temperatura en evaporador: 5 °C-Diferencia de Temperatura en condensador: 6.66 °C-Incremento de presión en bombas: 3 Bar

DESCRIPCION DEL CICLO: Ciclo de producción de frío en una sola etapa con recirculación.

C) Evaluación termodinámica

Punto T (°C) PMPa Bar

SKJ/Kg

HKJ/Kg

Vm3/Kg

ExergíaKJ/Kg

1 -5 0.519 5.19 1.6099 363.5488 0.03724 47.074

2 50 2.083 20.83 1.6099 388 0.0083 71.52

3 45.5 2.083 20.83 1.23 269.5511 1.074*10^-3

63.3879

4 -5 0.519 5.19 1.2593 269.5511 54.88

EVALUACION TERMODINAMICA DEL SISTEMA MODELADO Carga Térmica: 67.34 kW Efecto Refrigerante: KJ/kg Gasto Masa: Potencia del condensador: COP Ideal o de Carnot: COP:

Rendimiento económico: Rendimiento exergético: 0.3191

Cuadro resumen

EVALUACION TERMODINAMICA DEL SISTEMA MODELADO Carga Térmica: 159.18 kW Efecto Refrigerante: KJ/kg Gasto Masa: Potencia del condensador: COP Ideal o de Carnot: COP:

Rendimiento económico: Rendimiento exergético: 0.3191

Diagrama de Mollier que representa el ciclo

D) Selección y diseño de equipo

EVAPORADORES: (Se necesitan 4 )

-Carga térmica por evaporador ΔT=9°F =57 390.25897 Y 180 881.6277 BTU/h

-De la tabla del fabricante se obtiene que el evaporador de la marca Bohn, Modelo BHG640 tiene una capacidad de 64 000 y 212 000BTU/h a ΔT=10°F.

Características: EVAPORADORES

Modelo BTUH DT10 m3/min CFM

DIAMETRO DE VENTILADOR

NUMERO DE VENTILADORES FLA WHATT

LARGO(cm)

ANCHO(cm)

ALTO(cm)

 BHG640

64000 356.6 12600 24 IN 3 7.8 2700 267.34 66.68 94.62     CONEXIONES EVAPORADORES  

LIQUIDO SUCCIONDRENAJ

E PESO 4  1 3/8 DE 2 1/8 DE 1/4 RTH            

EVAPORADORES 

ModelosBTUH DT 10             CONEXIONES

BHG2121 212000

m3/min CFM

DIAMENTRO VENTILADOR LARGO

ANCHO ALTO LIQUIDO

SUCCION

  1001.8 3540030 IN 471.17cm 90.81 127.64(2)1 3/8 DE

(2) 2 5/8 DE

NUMERO DE VETILADORES FLA WATT PESO

numero de evaporadores requeridos 3 

4 28 6200  902.66 Kg          

Datos:o Refrigerante: (R-404a)

UNIDADES CONDENSADORAS

MAC de la unidad dimensiones (cm)

MODELOCOMPRESOR

RECIBIDOR CAP 90% Kg

No de ventiladores hp 460/3/60 largo

ancho alto

BZT0900L6 ZF40K4E 3202 2 33.4

155.45 89.92

99.57

BTUHconexiones peso

433525/8 Liquido13/8 succion 363.79kg          

UNIDADES CONDENSADORAS

VENTILADOR CONEXIONES

BLV CAP 90% KGS DIMENSIONES

modelo compresor NUMERO DIA

CAP, CALORIFICA BTUH LIQU SUCCION 64.4LARGO ANCHO ALTO

BLV1500h2

3D53R17ME 2 26 124200 7/8 1 7/8 55.8 366 113 717

PESO NETO KG  

    717         

E)Planos (distribución de áreas)

DTI

Corte transversal de las cámaras

e) Estimación económica Se realizó la estimación económica. Total= 295 266.8 USD

Cámara Modelo evaporadores

Número de evaporadores

Costo por unidad

Costo total

Zanahoria BHG640 4 14 265 USD 57 060 USD

Lechuga BHG2120 3 40 000 USD 120 000 USD

      TOTAL 177 060 USD

Cámara Modelo unidades condensadoras

Número de unidades condensadoras

Costo por unidad

Costo total

Zanahoria BZT0900L6 2 16 875 USD 33 750 USDLechuga BLV1500H2 2 37 000 USD 74 000 USD      TOTAL 107 750 USDCámara Material

aislante Superficie (m2)

Costo por m2

Costo total

Zanahoria Poliuretano 724.58 6.7 USD 4 854.686 USD

Lechuga Poliuretano 836.15 6.7 USD 5 602.205 USD

      TOTAL 10 456.891 USD

Camara Horas de operación

KW Costo por KW ($)

Costo por día ($)

Costo por mes.($)

Zanahoria

18 67.34 2.8 188.55 5 656

Lechuga 18 159.18 2.8 445.70 13 371.12

Total 634.25 19 027.12

Conclusiones Equipar una cámara de refrigeración

implica una alta inversión de capital, por lo cual es importante dar mantenimiento a los equipos para reducir costos posteriores.

A pesar de que se maneja mayor volumen de zanahoria, las dimensiones de la cámara para almacenar lechuga son mayores.

El rendimiento del sistema de refrigeración es bueno.

CONCLUSION GENERAL

Este tipo de trabajos, contribuyen a la formación de nuestro perfil como Ingenieros Agroindustriales, y nos familiarizan con los componentes que debemos de tomar en cuenta para el desarrollo de proyectos, además nos permiten formar un criterio de decisión en ejercicios futuros.

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