Refrigeración y Aire Acondicionado CHANCA

Refrigeración y Aire Acondicionado

“Diseño de un Sistema de Refrigeración para un Centro Comercial”

Integrantes:

Chanca Calderón, Hans C13 – 6 - B

Carbajal Ponce, Yorh C13 – 6 - B

Mamani Calisaya, Luis C13 – 6 - C

Vivanco Santos, Cesar C13 – 6 - A

Profesor: Héctor Zevallos Chávez

Mantenimiento de Maquinaria de planta - PFR


2012 – I

1. INTRODUCCION

El proyecto redactado en este documento se desarrolla a partir de la elaboración de dos cámaras de refrigeración: una cámara de conservación y otra cámara de congelación. Para el logro exitoso del proyecto realizaremos cálculos de refrigeración, diseñaremos un ejemplar de las cámaras y seleccionaremos materiales que se van a utilizar en el diseño del proyecto, todos estos requisitos que son necesarios para el desarrollo del proyecto serán desarrollados con criterios técnicos y de ingeniería que se fue adquiriendo en el transcurso de la carrera desarrollada en Tecsup.

Proyecto de Refrigeración ComercialPágina 2


2. RESUMEN

El proyecto consta el realizar dos cámaras de refrigeración una de conservación y otra de congelación.

Para empezar con el desarrollo del proyecto, primero tenemos reconocer todos nuestros datos como: temperatura de refrigeración, humedad, espesor de materiales de construcción, zona de construcción de las cámaras, etc.

Segundo realizaremos los cálculos de refrigeración: cálculos de calor total de la cámara y coeficiente de performance del sistema.

Tercero seleccionaremos el refrigerante más adecuado para el sistema esto teniendo en cuenta las políticas de no utilización de sustancias que afectan el Medio Ambiente.

Cuarto seleccionaremos técnicamente todos los componentes principales y secundarios que van a ser necesarios en el sistema.

Quinto determinaremos los parámetros de operación del sistema utilizando los criterio aprendidos en Refrigeración y Aire Acondicionado.

Sexto diseñaremos un condensador de coraza y tubos utilizando criterios de diseño de maquinas y elaboración asistida por computadora.

Por último modelaremos por el software de Inventor el sistema diseñado y realizaremos el costo beneficio del proyecto.

3. OBJETIVOS

3.1. Objetivos Generales

Aplicar las leyes de la termodinámica para el cálculo de carga térmica en sistemas frigoríficos.

Relacionar conocimientos de cursos de la carrera: Mecánica de Fluidos y Termodinámica, Máquinas Térmicas, Tecnología de Materiales, Diseño Mecánico, Refrigeración y Aire Acondicionado.

3.2. Objetivos Específicos



Calcular las cargas térmicas involucradas en la cámara de refrigeración.

Seleccionar componentes principales y secundarios del sistema de refrigeración.

Diseñar intercambiador de calor.

4. ANTECEDENTES

4.1. Carga Térmica

La carga de enfriamiento, es la cantidad de energía que se requiere vencer en un área para mantener determinadas condiciones de temperatura y humedad para una aplicación específica (ej. Confort humano)..

Las fuentes que contribuyen a la carga térmica son:

Carga de los productos: se incluyen las cargas originadas al llevar el producto, los envases y embalajes y los medios de sustentación empleados en las cámaras, a la temperatura de conservación; en el caso de la refrigeración de frutas y vegetales esta carga debe contemplar además el calor de respiración.

Carga por transferencia de calor a través de estructuras: comprende las cargas térmicas debido al calor que se transfiere desde el exterior a través de paredes, techos y pisos de las cámaras.

Carga por ventilación: se refiere a la carga térmica debida a la ventilación controlada de los productos. El almacenaje refrigerado de frutas y vegetales frescos requiere de esta ventilación para garantizar que la composición de la atmosfera del almacén no se afecte por la propia actividad metabólica de estos productos.

Carga por apertura de puertas: esta carga térmica es consecuencia de la apertura de las puertas, lo que provoca que el aire exterior penetre a la cámara.

Carga por personal: se encuentra referida al calor que aportan las personas que penetren en la cámara, resultando dependiente de la temperatura en esta y de la actividad que se realiza.



Carga por equipos eléctricos: incluye las cargas por la iluminación así como por motores en funcionamiento dentro de la cámara, básicamente referidos a los de los evaporadores con movimiento forzado del aire.

4.2. Ciclo Básico de Refrigeración

El objetivo de los sistemas de refrigeración es retirar el calor de los productos y de otros componentes que forman parte del sistema.

Un sistema de refrigeración se emplea para mantener cierta región del espacio a una temperatura menor que la de su entorno. El fluido de trabajo puede permanecer en una sola fase (refrigeración por gas) o puede aparecer en dos fases (refrigeración por compresión de vapor). Es común asociar la refrigeración con la conservación de alimentos y acondicionamiento de aire en los edificios. No obstante, las técnicas de refrigeración se necesitan en muchas otras situaciones. Como son el empleo de combustibles líquidos para la propulsión de cohetes, el oxígeno líquido para la fabricación del acero, el nitrógeno líquido para la investigación a temperaturas bajas( criogenia), y para técnicas quirúrgicas y el gas natural licuado para transporte intercontinental son solo algunos ejemplos de los muchos que la refrigeración es esencial.

Figura1. Ciclo Básico de Refrigeración



5. ALCANCE

El proyecto se realizará con los siguiente puntos a desarrollar:

1. Analizar las condiciones dadas:

a. Hacer un listado de los datos necesarios para el diseño de la cámara: T° de conservación, tiempo de conservación, humedad relativa, etc.

b. Realizar un esquema del sistema de refrigeración a emplear.

2. Calcular la carga térmica total de la cámara.

a. Calor por paredes, techo, piso; calor por productos, etc.

b. Determinar el Coeficiente de Performance del Sistema.

3. Seleccionar el refrigerante a utilizar, fundamentando su elección.

4. Seleccionar los componentes principales del sistema:

a. Compresor.

b. Evaporador.

c. Válvula de expansión.

5. Seleccione los elementos secundarios.

6. Determine los parámetros de operación del sistema:

a. Presión de condensador

b. Presión de regulación de cada evaporador: Pin, Pout, dif

c. Temperaturas de cámaras.

7. Diseñe el condensador de coraza y tubos

a. Parámetros de diseño.

b. Cálculos de intercambiador de calor.

c. Dimensiones de coraza, tubos, etc.



d. Materiales y designación normalizada tanto de coraza, tubos, deflectores.

8. Modele la instalación del sistema de refrigeración.

6. DESARROLLO DEL PROYECTO

6.1. Enunciado del Problema

Se quiere diseñar un sistema de refrigeración con dos cámaras: una de baja temperatura y la otra para conservación de vegetales.

La cámara de congelación es de 10m x 8m x 4m

Diariamente se mueven 950 Kg de carne mayormente de res.

La cámara de conservación es de 9m x 5.5m x 4m. La forma de trabajo de ésta cámara es la siguiente:

Los lunes se carga de productos frescos y van extrayéndose en la misma cantidad cada día hasta agotar el stock los días domingos.

Cada lunes se recargan:

Melocotones: 3120 Kg Fresas: 3120 Kg Cerezas: 3120 Kg Frejoles Verdes (en cáscara): 3133 Kg Espinacas: 3130 Kg

Ambas cámaras estarán trabajando con un rack de compresores con la finalidad de modular el funcionamiento de los compresores ante variación de carga.



Figura2. Rack de Compresores



El condensador de coraza y tubos será enfriado por agua.

En la figura 3 se muestra el esquema de distribución de las cámaras: los lados Este y Sur se encuentran expuestos al sol, igualmente el techo.

La cámara estará ubicada en la zona de Lurín, al sur de Lima.

Las condiciones y/o datos no proporcionados asúmalos con criterio técnico.

Figura3. Ubicación de Cámaras



6.2. Esquema del sistema de refrigeración

Figura 4 Esquema

6.3. Cálculo de la Carga Térmica

Todos los datos son extraídos del Anexo 1

A. Cámara de congelación

Figura 5 Àreas de Cámara de Congelaciòn



i. Datos necesarios para el diseño

Cámara de congelaciónProducto T° de

almacenamientoHumedad Relativa

Tiempo de almacenamiento

Carne de Res (Congelada

950kg)

-24 -18°C 85-95% 3-12 Meses

ÁreaTecho(Expuesto al sol)

80 m2

Área Este(Expuesto al sol)

40 m2

Área Oeste 40 m2Área Sur 32 m2

Área Norte 32 m2Volumen 320 m3

Temperatura de la Cámara

-21°C

Material aislante Poliestireno Expandido

Material de construcción

Ladrillo hueco de 2 celdas, 6"

Material para acabados

Fieltro permeable al vapor

Material para pisos

Loseta

Carga Total de productos (Lunes)

6650 Kg

Tabla 1

Paredes expuestas al SolSuperficie de Color Ladrillo

Temperatura de corrección

Este 3.3°CSur 2.2°C

Techo 8.3°CTabla 2


Lurín

Max Temperatura

30°C

Min. Temperatura

13°C

Max. Humedad

87%

Mín. Humedad

61%


ii. Cálculo de carga térmica total

a) Calor por paredes y techo

Pared 1 (Este)

Material Tipo Resistencia por centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante

Poliestireno Expandido 0.32 15 cm 4.8

Material de

construcción


- - 0.31

Material para

acabados


0.01 3 cm 0.03

Resistencia Total 5.14Tabla 4

Q 1= A1 x (∆T +CORRECCION )Rt

ΔT = 30 - (- 21)= 51°C

Q 1=40 x (51+3.3)5.14

Q 1=422.57 Kcalh

Pared 2 (Oeste)


Tabla 3


Material Tipo Resistencia por

centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante


Material de construcció

n


- - 0.31

Material para

acabados

Fieltro permeable al vapor 0.01 3 cm 0.03


Q 2= A 2x (∆T )Rt

ΔT = 30 - (- 21)= 51°C

Q 2=40 x (51)5.14

Q 2=396.88 Kcalh

Pared 3 (Norte)


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante



n


- - 0.31

Material para

acabados



Q 3= A3 x(∆T )Rt



ΔT = 30 - (- 21)= 51°C

Q 3=32 x (51)5.14

Q 3=317.51 Kcalh

Pared 4 (Sur)


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante

(Cámara de congelación

)


Material aislante

(Cámara de conservacio

n)



n


- - 0.31

Material para

acabados(Cámara de congelación

)


Material para

acabados(Cámara de conservacio

n)



Q 4= A 4 x (∆T )Rt



ΔT = 0 - (- 21)= 21°C

Q 4=32x (21)8.37

Q 4=80.29 Kcalh

Piso


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante

(Cámara de congelación)

Poliestireno Expandido

0.32 15 cm 4.8

Material de piso

Loseta - - 0.01


n

Concreto 0.01 15 cm 0.15


Qp= Apx (∆T )Rt

ΔT = 30 - (- 21)= 51°C

Qp=80 x (51)4.96

Qp=822.58 Kcalh

Techo




centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante



0.32 15 cm 4.8


n

Asbesto cemento - - 0.04



0.01 3 cm 0.03


Qt= Atx (∆T +Correción)Rt

ΔT = 30 - (- 21)= 51°C

Qt=80 x (51+8.3)4.87

Qt=974.13 Kcalh

Calor total por paredes, techo y piso

QTOTAL=Q 1+Q 2+Q3+Q 4+Qt+Qp

QTOTAL=422.57+396.88+317.51+80.29+822.58+974.13

QTOTAL=3013.96 Kcalh

b) Infiltración de aire



Volumen

N° de Renovaciones/Día

Calor por Infiltración

320 m3 3.7 32.84

Tabla 10

Qinfiltracion=Volumenx¿derenovacionesxCalorporinfiltracion

Qinfiltracion=320 x3.7 x32.84

Qinfiltracion=38882.56 Kcald í a

Qinfiltracion=1620.11 Kcalh

c) Carga térmica por producto

Producto Calor Específico Calor de congelación

o fusiónSobre

congelación

Bajo congelación

Res(grasosa)

0.61 Kcal/Kg.°C

0.36 Kcal/Kg.°C

41 Kcal/ Kg

T de entrada de la res

25°C

T de congelacion de la res

-21°C

Tabla 11

Calor sensible sobre cero



Figura 6 Diagrama de Calor Sensible

Qs1=mxCex(ΔT )

ΔT = 25– 0 = 25°C

Qs1=6650 kgdia

x0.61 KcalkgxC°

x25 ° C

Qs1=101412.5 Kcaldia

Qs1=4225.52 Kcalh

Calor latente

Figura 7 Diagrama de Calor Latente

Ql=mxLs

Ql=6650 kgdia

x 41 Kcalkg

Ql=272650 Kcaldia



Ql=11360.42 Kcalh

Calor sensible bajo cero

Figura 8 Diagrama de Calor Sensible

Qs2=mxCex(ΔT )

ΔT = 0 - -21 = 21°C

Qs2=6650 kgdia

x0.36 KcalkgxC°

x 21°C

Qs2=50274 Kcaldia

Qs2=2094.75 Kcalh

Calor del producto

Qproducto=Qs1+Ql+Qs2

Qproducto=4225.52 Kcalh

+11360.42 Kcalh

+2094.75 Kcalh

Qproducto=17680.69 Kcalh

d) Carga suplementaria



N° de fluorescentes

30 Potencia 32 w

N° de personas 3 Calor liberado por persona (-20°C)

325 Kcal / h

Motor Eléctrico 0.75 HP Motor y ventilador dentro del cuarto

930 Kcal / HP.h

Horas de ingreso diario a la cámara de congelación

4 h / Día

Tabla 12

Calor por iluminación

Ptotal=30 x32w=960w

Qiluminaci ón=960wx 0.85 Kcalh .w

x4 hd í a

x 1dia24h

Qiluminaci ón=136 Kcalh

Calor por persona

Qpersona=325 Kcalh . per

x3 perx 4 hd í a

x 1d í a24h

Qpersona=162.5 Kcalh

Calor por motor

QMotor=0.75Hpx 930 KCalHP.h

x24 hd í a

x 1d í a24 h

QMotor=697.5 KCalh

Calor suplementario total

Qtotal=Qiluminaci ón+Qpersona+ QMotor

Qtotal=136 Kcalh + 162.5

Kcalh + 697.5

KCalh



Qtotal=996 Kcalh

e) Carga térmica total de la cámara de congelación

Cargatotal=∑ calores∗24 hN ° horasdefuncionamiento

∗F .S .

∑ calores=¿3013.96 Kcalh

+1620.11 Kcalh

+17680.69 Kcalh

+996 Kcalh

¿

∑ calores=23310.76 Kcalh

Cargatotal=23310.76 Kcalh

x 24h24horasdefuncionamiento

x1.1



x w∗h0.86Kcal

Cargatotal=22051.96w

B. Cámara de conservación



Figura 9 Áreas de la Camara de Conserva.

i. Datos necesarios para el diseño

Cámara de conservaciónProducto T° de

almacenamiento

Humedad

Relativa

Tiempo de almacenamie

nto

Melocotones

(3120 Kg)

-0.5 +1°C 80-85% 2-4 Sem.

Fresas (3120 Kg)

-0.5 +1.5°C 75-85% 7 – 10 días

Cerezas (3120 Kg)

-0.5 +0.5°C 90% 3 – 5 Sem.

Frejoles Verdes

(3133 Kg)

0 90% 1 – 3 Sem.

Espinacas(3130 Kg)

0 +1°C 90% 10 – 14 días

Área Techo(Expuesto

49.5 m2



al sol)Área Este(Expuesto al sol)

36 m2

Área Oeste 36 m2Área Sur 22 m2Área Norte 22 m2Volumen 198 m3Temperatura de la Cámara

0°C

Material aislante


Material de

construcción


Material para

acabados


Material para pisos

Loseta

Tabla 13

Paredes expuestas al SolSuperficie de Color Ladrillo

Temperatura de corrección

Este 3.3°CSur 2.2°C

Techo 8.3°CTabla 14


Tabla15

LurínMax

Temperatura30°C

Min. Temperatura

13°C

Max. Humedad

87%

Mín. Humedad

61%


ii. Cálculo de carga térmica total

a) Calor por paredes y techoPared 1 (Este)

Material Tipo Resistencia por centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante

Poliestireno Expandido 0.32 10cm 3.2

Material de

construcción


- - 0.31

Material para

acabados


0.01 3 cm 0.03

Resistencia Total 3.54Tabla16

Q 1= A1 x (∆T +CORRECCION )Rt

ΔT = 30 - (0)= 30°C

Q 1=36 x(30+3.3)3.54

Q 1=338.64 Kcalh

Pared 2 (Oeste)


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante



n


- - 0.31

Material para

acabados





Q 2= A 2x (∆T )Rt

ΔT = 30 –(0)= 30°C

Q 2=36 x(30)3.54

Q 2=305.08 Kcalh

Pared 3 (Norte)


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante

(Cámara de congelación

)


Material aislante

(Cámara de conservacio

n)



n


- - 0.31

Material para

acabados(Cámara de congelación

)


Material para

acabados(Cámara de conservacio

n)





Q 3= A3 x(∆T )Rt

ΔT = -21–(0)=-21°C

Q 3=22 x (−21)8.37

Q 3=−55.19 Kcalh

Pared 4 (Sur)


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante



n


- - 0.31

Material para

acabados



Q 4= A 4 x (∆T +Correcció n)Rt

ΔT = 30 –(0)= 30°C

Q 4=22x (30+2.2)3.54

Q 4=200.11 Kcalh



Piso


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante (Cámara de

congelación)


0.32 10 cm 3.2

Material de piso Loseta - - 0.01

Material de construcción

Concreto 0.01 15 cm 0.15


Qp= Apx (∆T )Rt

ΔT = 30 - (0)= 30°C

Qp=49.5 x (30)3.36

Qp=411.96 Kcalh

Techo


centímetro

Longitud

Resistencia

Material aislante



0.32 10 cm 3.2


n

Asbesto cemento - - 0.04



0.01 3 cm 0.03


Qt= Atx (∆T +Correción)Rt

ΔT = 30 - (0)= 30°C



Qt= 49.5x (30+8.3)3.27

Qt=579.77 Kcalh

Calor total por paredes, techo y piso

QTOTAL=Q 1+Q 2+Q3+Q 4+Qt+Qp

QTOTAL=338.64 + 305.08−55.19 + 200.11 + 411.96 + 579.77


b) Infiltración de aire

Volumen

N° de Renovaciones/Día

Calor por Infiltración

198 m3 6 22

Tabla22

Qinfiltracion=Volumenx¿derenovacionesxCalorporinfiltracion

Qinfiltracion=198 x6 x22

Qinfiltracion=26136 Kcald í a

Qinfiltracion=1089 Kcalh



c) Carga térmica por producto

Producto Calor Específico Calor de Congelación

Kcal/KgSobre

congelación

Kcal/Kg °C

Bajo congelación Kcal/Kg

°C

Melocotones

0.92 0.41 70

Fresas 0.92 0.47 71Cerezas 0.87 0.44 66Frejoles verdes

0.92 0.47 71

Espinacas 0.92 -- --

T de entrada de la res

25°C

T de Conservación de los productos

0°C

Tabla23

Calor sensible sobre cero

Figura10 Diagrama de Calor Sensible

Qs=mxCex (ΔT )

ΔT = 25– 0 = 25°C

QsMel .=3120 kgdia

x0.92 KcalkgxC°

x25 ° C



QsMel .=71760 Kcaldia

=2990 Kcalh

QsFresas=3120 kgdia

x0.92 KcalkgxC°

x 25° C

QsFresas=71760 Kcaldia

=2990 Kcalh

QsCer .=3120 kgdia

x 0.87 KcalkgxC °

x25 ° C

QsCer .=67860 Kcaldia

=2827.5 Kcalh

QsFre .Verdes=3133 kgdia

x 0.92 KcalkgxC°

x25 °C

QsFre .Verdes=72059 Kcaldia

=3002.46 Kcalh

QsEsp .=3130 kgdia

x0.92 KcalkgxC°

x25 ° C

QsEsp .=71990 Kcaldia

=2999.58 Kcalh

QsTot .=2990 Kcalh +2990

Kcalh +2827.5

Kcalh +3002.46

Kcalh +2999.58

Kcalh

QsTot .=14809.54 Kcalh

Calor de respiración de vegetales

Q melocotón= 320 Kcal/tonxdia × 3.12 ton > 41.6 Kcal/hr

Q fresas= 830 Kcal/tonxdia × 3.12 ton > 108 Kcal/hr

Q cerezas= 380 Kcal/tonxdia × 3.12 ton > 49.4 Kcal/hr

Q Frijoles= 1980 Kcal/tonxdia × 3.133 ton > 258.5 Kcal/hr

Q espinacas= 1500 Kcal/tonxdia× 3.13 ton > 195.1 Kcal/hr

Qt=652.6 Kcalh



Calor total


d) Carga suplementaria

N° de fluorescentes

20 Potencia 32 w

N° de personas 7 Calor liberado por persona (0°C)

233 Kcal / h

Motor Eléctrico 0.75 HP Motor y ventilador dentro del cuarto

930 Kcal / HP.h

Horas de ingreso diario a la cámara de congelación

4 h / Día

Tabla24

Calor por iluminación

Ptotal=20 x32w=640w

Qiluminaci ón=640wx0.85 Kcalh .w

x 4 hd í a

x 1dia24h

Qiluminaci ón=90.67 Kcalh

Calor por persona

Qpersona=233 Kcalh . per

x7 perx 4 hd í a

x 1d í a24 h

Qpersona=271.83 Kcalh

Calor por motor

QMotor=0.75Hpx 930 KCalHP.h

x24 hd í a

x 1d í a24 h

QMotor=697.5 KCalh



Calor suplementario total

Qtotal=Qiluminaci ón+Qpersona+ QMotor

Qtotal=90.67 Kcalh + 271.83

Kcalh + 697.5

KCalh

Qtotal=1060 Kcalh

e) Carga térmica total

Cargatotal=∑ calores∗24 hN ° horasdefuncionamiento

∗F .S .

∑ calores=¿1780.37 Kcalh

+1089 Kcalh

+15462.14 Kcalh

+1060 Kcalh

¿

∑ calores=19391.51 Kcalh


x 24h24horasdefuncionamiento

x1.1


Cargatotal=213301 Kcalh

x 0.86 w∗hKcal

Cargatotal=18344.37w

C. Carga térmica total de las cámaras

Carga térmica de la cámara congeladora y la cámara de conservación.



Cargat é rmicatotal=22051.96w+18344.37ww

Cargat é rmicatotal=40396.33w

6.4. Determinación del Coeficiente de Performance del Sistema

En el diagrama de moliere ubicamos los parámetros de presión.

T ºC ambiente 30ºC T ºC condensador = Tºamb + 10ºC = 40ºC T ºCcongelador = -31 T ºCconservador = -10

Carga 1 (congelación)=22051.96w Carga 1 (congelación)=79387.056kj/h

Carga 2 (conservación)=18344.37w Carga 2 (conservación)= 66039.732kj/h

También podemos hallar el COP

Figura11 Diagrama de Moiler

H1 = 384.68 H2 = 418.23 H3 = 241.47 H4 = 241.47 H7 = 241.7 H8 = 378.5 kj/kg

M6 = carga 2/(h5-h4) M6 = 66039.732/(391.33-241.47) M6= 440.67 kg/h M8 = carga 1/(h8-h7) M8 = 79387.056/(378.5 -241.7)



M8 =580.31

M1 = m6+m8 M1 = 1021

Cop =

cop=m6 (h5−h4 )+m8 (h8−h7)

m1(h2−h1)

cop=440.67 (391.33−241.47 )+79387.056(378.5−241.7)

1021(418.23−384.68)

cop=318.97

6.5. Selección del Refrigerante

Tabla25

El refrigerante elegido es el R –134a por se el menos contaminante

Ah sido utilizado en supermercados en países desarrollados para aplicaciones de refrigeración y congelamiento, en particular en unidades de condensación y plantas comerciales centralizadas.



6.6. Selección de Componentes Principales

A. Compresor

La marca de los compresores es BITZER DE 50Hz

Cámara de Congelación Cámara de ConservaciónT. AMBIENTE 30°C T. AMBIENTE 30°C

T. DE LA CÁMARA

-21°C T. DE LA CÁMARA

0°C

T. EVAPORADOR

-31°C T. EVAPORADOR

-10°C

T. CONDENSADO

R

40°C T. CONDENSADOR

40°C

Capacidad del compresor de congelación

22051.96w Capacidad del compresor de conservación

18344.37ww

Capacidad Total 40396.33W

Tabla26

Tabla27

Cantidad de compresores = 40396.3 / 14900 = 2.7 compresores

Son 3 compresores de serie: 6F-40.2Y - Q



B. Evaporador

El o los evaporador(es) son de la marca LU-VE

Cámara de Congelación Cámara de ConservaciónHumedad de la

Cámara90% Humedad de la

Cámara90%

T. DE LA CÁMARA


0°C

Capacidad de congelación

22051.96w Capacidad de conservación

18344.37w

Tabla28

Evaporador de congelación

Tabla para el valor K

Tabla29

K = 6

Tabla para el valor de Factor de Corrección

Tabla30

F.C. = 0.46

Capacidadcorregida=22051.96w0.46

=47939.04w



Tabla31

Cantidad de Evaporadores =47939.04 ww24000w

=1.99evaporadores

Son 2 Evaporadores de modelo: B3HC- 348E65

Evaporador de conservación

Tabla para el valor K

Tabla32

K = 6

Tabla para el valor de Factor de Corrección

Tabla34

F.C. = 0.56



Capacidadcorregida=18344.37w0.56

=32757.8w

Tabla34

Cantidad de Evaporadores =32757.8w8300w

=3.95evaporadores

Son 4 Evaporadores de modelo: S2HC- 110E65

C. Válvula de Expansión

La válvula de expansión es de la marca SPORLANy son eléctricas

Cámara de Congelación Cámara de ConservaciónT. AMBIENTE 30°C T. AMBIENTE 30°C

T. DE LA CÁMARA


0°C

T. EVAPORADOR


-10°C

T. CONDENSADO

R


40°C



18344.37w

Tabla35

Válvula de expansión de la cámara de congelación



Tabla36

La válvula de expansión es: Tipo EX5 con cable conector EXV-M60

Válvula de expansión de la cámara de conservación

Tabla37



La válvula de expansión es: Tipo EX5 con cable conector EXV-M60

6.7. Selección de Componentes Secundarios

A. Tubería

Cámara de Congelación Cámara de ConservaciónCapacidad de congelación 25641.81 kcal

hCapacidad de conservación 21330.66 kcal

hT.

EVAPORADOR-31°C T.

EVAPORADOR-10°C

Tabla38

Tubería para la cámara de congelación

Tabla39 Tuberías de Sistemas de R.



Velocidad 1m/sDiámetro del tubo 3/4 pulg. o 5/8 pulg.Diámetro exterior 19.05mmDiámetro interior 16.92mmÁrea 2.25 cm2Volumen de flujo 0.81 m3/hora

Tubería para la cámara de conservación

Tabla40 Tuberías de Sistemas de R.

Velocidad 1m/sDiámetro del tubo 3/4 pulg. o 5/8 pulg.Diámetro exterior 19.05mmDiámetro interior 16.92mmÁrea 2.25 cm2Volumen de flujo 0.81 m3/hora



B. Válvula solenoide

MARCA: ALCO CONTROLS

Válvula solenoide para la cámara de congelación

Tabla41 Tipo de V. Solenoide



Tabla42 Selección Tipo de V. Solenoide

Válvula solenoide de tipo: 200 RB6 – T5

Válvula solenoide para la cámara de conservación

Tabla43 Tipo de V. Solenoide



Tabla44 Selección Tipo de V. Solenoide

Válvula solenoide de tipo: 200 RB6 – T5

C. Presostato




Tabla45 Seleccion de Presostato

3 Presostatos para las cámarasde tipo: PS1-A3L

D. Termostato

MARCA: REFCO



Tabla46 Selección de Termostato

Termostato para la cámara de congelación tipo: TSC-093 Termostato para la cámara de conservación tipo: TSC-093

E. Visor




Tabla47 Selección de Visor

Visor de la cámara de congelación es de tipo: MA 058 Visor de la cámara de conservación es de tipo: MA 058



F. Tanque Recibidor

2 Tanques recibidores de Marca EMERSON tipo: TR-100, uno para cada máquina



G. Filtro secador


T. EVAPORADOR


-10°C

T. CONDENSADOR


40°C



18344.37w

Filtro secador para la cámara de congelación

Tabla48 Factor de Filtro

Qn=Q o× K t

Qn=22051.96w×1.22

Qn=26903.39w



Tabla49 Selección de Filtro Secador

Filtro Secador de tipo: ADK-084

Filtro secador para la cámara de conservación

Tabla50 Factor de Filtro Secador

Qn=Q o× K t

Qn=18344.37 w×1.11

Qn=20362.25w



Tabla51Selección de Filtro Secador

Filtro Secador de tipo: ADK-083

6.8. Determinación de los Parámetros de Operación del Sistema

Parámetros de operación

Figura12 Diagrama de Moiler

Presión del condensador 10.164 bares

P ev conservación

Pin= 2 barPout= 10 barDif = 8 bar

P ev congelación

Pin= 1.2 bar



Pout= 10 barDif = 8.8 bar

Temperatura:

Conservación = 0°CCongelación = -21°C

6.9. Diseño del Condensador de Coraza y Tubos

Datos:

Tabla52 Selección de Parámetros de Coraza

Parámetros del refrigerante

Masa del refrigerante = 0.06kg/s

Q = 11.7 Kwatts (3 compresores)

Calor especifico del agua = 4.18K Joul

kg

Tent= 30°C = 86°F

Calculando la T. salida:

Q = Ce.m.∆T

11.7Kw=4.18 K Joulkg

x0.06 kgs

x (T−86 )

Tsal=132.7 ° F

Tsal=56 °C

Calculando la transferencia térmica global:

θ1=T 2−t 1


refrigerante Agua

T1 = 56C° t1 = 20C°

T2 = 30C° t2 = 30C°


θ2=T 1−t 2

Figura13 Diseño de Coraza

Figura14 Diagrama de Variación de T.

∆Tlog=θ1−θ2

ln (θ1θ2

)

∆Tlog= 10−26

ln (1026

)=16℃

Coeficiente típico global de intercambiador U se tomara

U=200 Kcalm2º Ch

Calculo del área.

q=U . A .∆Tm

A=11,7 KJ

sx (3600 s

1h)

200 Kcalm2º Ch

x ( 4.184KJ1KCal )x 16 °

A=32m2



Tabla tubos

Tabla53 Selección de Datos de la Coraza

Diámetro del tubo: D=2∈¿5.1cm Longitud de tubo: L=4m Numero de pasos: 2 Ahora hallamos la cantidad de tubos N

N= Aπ×D×L X P

N=28tubos



6.10. Modelación de la Instalación del Sistema de Refrigeración

Figura15 Modelo del Sistema de Refrigeración

Figura16Lay Out del Centro Comercial



7. EVALUACION DEL PROYECTO

COSTOS DE ELEMENTOS ESTRUCTURALESITEM DESCRIPCION CANTIDAD P. UNIT. TOTAL

1 Ladrillos de 6 huecos 9600 0.8 $7,680.002 Bolsas de cemento 250 10 $2,500.003 m2 de Poliuretano expandido 519 10 $5,190.004 Juego de bisagras y manija 2 105 $210.005 Fierro de 1/2" 32 34 $1,088.006 Loseta m2 130 5 $650.007 Fieltro m2 130 10 $1,300.00

TOTAL $19,068.00

COSTOS DE EQUIPOS PRINCIPALESITEM DESCRIPCION CANTIDAD P.

UNIT.TOTAL

1 Compresor semi-hermetico Marca Bitzer 6F-40.2Y - Q

3 $2,200.00

$6,600.00

2 Evaporadores de marca LU-VE de modelo: S2HC- 110E65

4 $1,500.00

$6,000.00

3 Evaporadores de marca LU-VE de modelo: B3HC- 348E65

2 $1,000.00

$2,000.00

4 Tipo EX5 con cable conector EXV-M60

2 $500.00 $1,000.00

TOTAL $15,600.00



COSTOS DE CONDENSADORITEM DESCRIPCION CANTIDAD P.

UNIT.TOTAL

1 Plancha de fierro SAE1040 3 $30.00 $90.00

2 Tubos de ½ * 1m 28 $30.00 $840.00

3 Electrodos 10 $3 $30.00

4 Pintura acrílica balde 1 $30.00 $30.00

TOTAL $990.00

COSTOS DE COMPONENTES SECUNDARIOSITEM DESCRIPCION CANTIDAD P. UNIT. TOTAL

1 Rollo de tubería flexible de cobre 1 5/8"USA

4 $108.00 $432.00

2 Válvula solenoide 2 $89.00 $178.003 Visor 2 $35.00 $70.001 Filtro secador 2 $22.00 $44.004 Contactor 50A 4 $13.00 $52.005 Tanque recibidor 2 $12.00 $24.006 Rollos de

cable de 12 AWG

3 $50.00 $150.00

7 Termostato 2 $41.00 $82.008 Presostato 3 $65.00 $195.009 Cilindro de gas refrigerante R-134a 1 $202.00 $202.00

10 Relé térmico 50A 4 $15.00 $60.0011 Llave termo magnética 50A 1 $19.00 $19.00

TOTAL $1,508.00

COSTOS GENERALES

COSTOS GENERALESCOSTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES $19,068.00COSTO DE EQUIPOS $15,600.00COSTO DE COMPONENTES SECUNDARIOS $1,508.00



COSTOS DE CONDENSADOR $990.00COSTOS DE MANO DE OBRA $1,500.00

COSTOS TOTALES $38,666.00EVALUACIÒN ECONÓMICA

COSTOS GENERALESIngresos de carnes, frutas y verduras mensual (Referencia bolsa de valores)

$10,000.00

Ingresos en un año $120,000.00Costos total del proyecto $38,666.00Ingresos Netos Anuales $81,334.00Beneficio del proyecto 67.8%

El proyecto es rentable ya que la inversión va a retornar en un periodo de un año y además el beneficio es de 67.8% anual



8. CONCLUSIONES

Los conocimientos plenos adquiridos en los cursos del transcurso de la carrera fueron primordiales e indispensables para poder resolver este proyecto de manera tecnológica y rápida.

Con los conocimientos plenos adquiridos en el curso de Refrigeración y Aire Acondicionado se pudo calcular las cargas térmicas de las cámaras de forma de forma eficiente y con criterio respaldado.

Se pudo seleccionar los componentes de las cámaras de forma técnica y eficaz, gracias a los conocimientos plenos adquiridos en el transcurso de la carrera.

Los conocimientos plenos adquiridos en los distintos cursos de diseño de la carrera fueron primordiales y de gran ayuda para poder diseñar el intercambiador de calor.

9. RECOMENDACIONES

Se debe tomar la temperatura máxima del lugar de diseño. Se debe considerar la temperatura de congelación y conservación, con

relación a la temperatura y tiempo de almacenamiento de los productos a refrigerar.

Para seleccionar los componentes se tienen que tener criterios técnicos y luego definirlos según catálogos de fabricantes.

Para seleccionar el refrigerante es necesario ver sus propiedades de contaminación ambiental y calentamiento global, según estos criterios se debe elegir el menos dañino.

Para comprar un componente se tiene que tener como mínimo tres proformas de compra, para así poder evaluar el mas rentable según criterios de garantía y servicio de mantenimiento.

Es recomendable tratar de compra la mayoría de componentes de un solo vendedor o marca.

10.BIBLIOGRAFIA

Catálogo de SPORLAN 201MS1 Anexo de Refrigeración y Aire Acondicionado – TECSUP www. ambiente.gob.ar/ozono Catálogo de ALCO CONTROLS-Componentes de sistemas de

refrigeración Guía Técnica de Iluminación Eficiente Catálogo Emerson Climate Technologies



11.ANEXOS

11.1. Anexo 1 Datos de Carga Térmica



11.2.Anexo 2 Datos de válvula de expansión


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