Date post: | 09-Apr-2016 |
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1
INTEGRANTES:
SAYLA LISBETH CONDORI LIZARASO
ROSALINDA JAKELYN TRIVEÑO CHECYA
CURSO: TECNOLOGIA DE FRIO
TEMA: CALCULOS PARA LA ELABORACION DE CAMARA DE FRIO
FICHA TÉCNICA DE LA FRUTA MANZANA MALUS “RED DELICIOUS”
Destinada consumo fresco en Fresco.La fruta es Perecedero
Gran fuente de: Vitaminas A, B6, vitamina C, K, E, potasio, fósforo, calcio, hierro y ácido fólico. Descripción:
Es un fruto de buen tamaño, de color rojo más o menos intenso, con un punteado amarillo, carne
azucarada, jugosa, ligeramente dulce y muy aromática. Es sensible al moteado, araña roja y
pulgón lanígero. Fruto de excelente conservación.
Tamaño: Expresado en diámetro mínimo 6.6 cm. sin máximo establecido medido en la parte más
ancha de la fruta. Aquellas frutas que sobrepasen 166 g. deberán venir clasificadas por aparte de
tal forma que se perciba homogeneidad.
Recolección en septiembre-octubre.
Calibre: 88,100, 113, 125,150, 163, 175, 198,216
Tabla 1: tamaño y peso de la manzana
Calibre Extra grande Grande Mediano Chico
Diámetro (mm) Mayor a 80 72 a 80 68 a 72 Menor 68
Peso (gr) Mayor a 190 170 a 190 130 a 170 100 a 130
FIGURA N°1:flujograma de manzana
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL PRODUCTO:
Color: Rojo
Olor: Agradable
Sabor: Dulce.
Textura: Lisa dura
Empaques y presentaciones:
Conservar en un lugar fresco y sombreado.
Vida útil esperada:
Hasta 5 días, con Cadena de frío (2ºC)
Temperatura de almacenamiento.
Refrigeración: Desde 1ºC hasta 20ºC
Temperatura Óptima: 1 – 3 °C
Humedad relativa: 85 – 90 %
Ambiente
Fresco
Congelación
NO
CÁMARA FRIGORÍFICA Es una instalación industrial en la cual se almacenan carnes o vegetales para su posterior comercialización. La posibilidad de ofrecer los frutos y las carnes durante un período más largo tiene una importancia alimenticia y económica muy grande. Para ello se almacenan los productos en cuartos frigoríficos a temperatura apropiada que permite ofrecerlo al consumidor mucho tiempo después de la cosecha. Hay tablas que indican a qué temperatura y humedad relativa y cuál es el tiempo máximo que es necesario mantener cada uno antes de enviarlos al mercado. Seleccionamos el evaporador cúbico AIRCOIL serie “DE” 17E-S, paso de aleta 8mm, deshielo eléctrico.
Conservación para manzanas
Las manzanas no sólo son las frutas almacenadas más importantes por el tonelaje, sino porque su tiempo medio de almacenaje en cámaras frigoríficas es considerablemente superior al de otras frutas.
Para la mayoría de las variedades de manzanas, la temperatura de la cámara frigorífica es de -1 grado C. Esta temperatura está 1 grado C por encima del punto de congelación superior (-2 grados C).
Algunas variedades de manzanas conservadas a -1 grado C. desarrollan procesos fisiológicos que afectan su vida de almacenamiento y su comercialización. Sin embargo, si las temperaturas de almacenamiento se mantienen a 4 grados C
A menudo se usa una temperatura próxima a los 2 °C. El daño por enfriamiento es el término aplicado corrientemente a las perturbaciones que tienen lugar a bajas temperaturas cuando no interviene la congelación.
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Las principales perturbaciones se clasifican como daños por enfriamiento en las manzanas:
Escaldadura blanca: Rotura empapada, núcleo marrón, bronceada interno.
La gama de vida en almacenamiento de las manzanas en las cámaras frigoríficas depende de la variedad de la misma, de su cultivo, de la duración del almacenaje en la cámara frigorífica antes de su comercialización, y de la disponibilidad de espacio del almacén a diferentes temperaturas.
El almacenamiento en “atmósfera controlada” proporciona importantes ganancias al extender la vida comercial de ciertas variedades de manzanas. Se elimina el daño por enfriamiento elevando su temperatura en la cámara frigorífica a los 4 °C y modificando la composición de la atmósfera.
Tabla N° 3: Los principales valores nutricionales de la manzana son los siguientes por cada 100g:
• Agua 84 g. • Calorías 59 kcal. • Carbohidratos 15 g. • Proteínas 0.19 g. • Fibras 2.7 g. • Lípidos 0,4 g. • Potasio 115 mg. • Calcio 7 mg.
.Fósforo 7 mg. • Magnesio 5 mg. • Azufre 5 mg. • Hierro 0,18 mg. • Vitamina B3 (Niacina) 0, 17 mg. • Vitamina A 53 U.I. • Vitamina E 0,4 mg
CARACTERISTICAS DE LA MANZANA
Forma: Son pomos por lo general de forma ovoide, a veces alargada o redonda, que
esconden numerosas semillas de color pardo en su interior. Su piel es casi siempre
brillante y lisa.
Tamaño y peso: Las manzanas más comercializadas son aquellas cuyo calibre va
desde los 75 milímetros hasta los 85 o más. y su peso oscila desde 170 gramos hasta
250 gramos.
Color: Los diferentes colores de la piel hacen que se diferencien las frutas en cuatro
grupos: verdes, rojas, amarillas y bicolores. Todas ellas con sabores, aromas y calidad
de su carne diferentes.
Sabor: La pulpa puede ser dura o blanda, pero siempre refrescante y jugosa, su sabor
va desde el muy dulce al muy ácido pasando por toda una mezcla de gustos acidulados
y azucarados. La carne es más o menos aromática según la variedad. La manzana es
una fruta que llama la atención en los mercados porque se puede encontrar casi todo el
año en unas magníficas condiciones de calidad y lista para ser consumida. Esto es
posible gracias a las buenas prácticas de manipulación y conservación del alimento que
existen hoy en día. Después de su recolección, a las manzanas que van a ser
almacenadas se les aplican diversos métodos de conservación, como el enfriamiento
rápido de la fruta, el almacenaje en cajas con películas plásticas y la refrigeración
controlada, que reducen la pérdida de agua y evitan que la piel de la manzana se
arrugue.
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Madurez: Etapa de la fruta, en la cual se ha desarrollado color, sabor, textura y aroma
característicos de la variedad y que cumple con los requisitos mínimos de sólidos
solubles totales (azúcares) y de resistencia a la penetración.
Madurez fisiológica o punto sazón: La maduración de las frutas es más susceptible,
en condiciones apropiadas, de seguir transformándose y alcanzar la madurez de
consumo. En este período las frutas pueden ser cosechadas, pero si el corte se efectúa
antes y la maduración se vuelve muy irregular.
Madurez de consumo: Estado fisiológico en el cual la fruta presenta las características
físicas, químicas y sensoriales apropiadas para ser consumida.
Sobre madurez: En la fruta ya no se presenta el sabor característico de la variedad, la
textura de la pulpa es harinosa y firmeza inferior al mínimo requerido.
Daño entomológico: Son causados por las actividades propias de los insectos como
alimentación y picaduras.
Daño microbiológico: Son causados por hongos, bacterias, levaduras o virus.
Daño mecánico: Son causados por la manipulación inadecuada de las frutas durante la
cosecha y post cosecha de las mismas.
Daño meteorológico: Son ocasionados por diversos fenómenos atmosféricos, como
granizo, lluvia, viento y heladas.
Daño por granizo: Se produce por la acción del granizo y se presenta como daños
múltiples en la superficie y/o pulpa.
Daño por frío: Puede ser ocasionado por refrigeración deficiente. Se manifiesta de
diversas formas, tales como decoloración, oscurecimiento externo e interno,
reblandecimiento; daño por heladas, en campo, que produce corona de hielo.
Deformación: Consiste en la alteración de la forma de las frutas con relación a la que
corresponde a su especie o variedad.
Variación de color: Consiste en la formación de áreas en la cáscara con colores
diferentes a los que corresponden a una fruta, según su estado de madurez, especie o
variedad.
Pudrición: Es la destrucción y descomposición de las células y tejidos de la fruta, con
producción de olores y sabores extraños ocasionados por la invasión de
microorganismos.
Pudrición seca: Pudrición ocasionada por la invasión de hongos.
Pudrición blanda: Pudrición ocasionada por la invasión de bacterias.
Magulladuras: Reblandecimiento, compresiones, ligaduras fuertes en los envases u
otras causas.
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Picaduras: Son heridas más o menos profundas ocasionadas por medios mecánicos o
por depredadores como aves, roedores u otros.
Madurez: Las manzanas deben haber completado su desarrollo fisiológico y presentar
el color, sabor, textura y aroma característicos de la variedad. En las variedades rojas y
bicoloreadas o parcialmente rojas, el contenido mínimo de sólidos solubles totales debe
ser de 11 % y la firmeza de la pulpa o resistencia a la penetración de 5,0 kg (11 Libras),
como mínimo; para las variedades amarillas, amarillas chapeadas y verdes el contenido
mínimo de sólidos solubles totales debe ser de 12 % y la firmeza de la pulpa de 4,5 kg
(10 Libras).
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DISEÑO DE UNA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN
2.1. Especificaciones del fruto
Masa unitaria : 200g.
Densidad : 1000 Kg/ m3
Masa total : 6x 0.2 Kg. =1.2 Kg.
Figura Nº 4. Esquema de diseño del pallet
DISEÑO DEL ESPESOR DEL MATERIAL DE AISLAMIENTO EN LAS PAREDES,
TECHOS Y SUELO.
El coeficiente global de transferencia de calor “U” o su inverso pueden ser determinados una
vez conocidas las diferentes resistencias de transmisión de calor que presenta las diferentes
capas que constituyen el aislamiento del recinto frigorífico.
Cálculo para las paredes: Calculo del aislamiento
Coeficiente de transferencia de calor Por convección desde el aire a la pared en el sitio caliente. αe = 25 Kcal/ m2 h °C
Coeficiente de transferencia de calor por convección
Desde el aire a la pared en el sitio frio (interior almacén).- αi = 15 Kcal/ m2 h °C
Conductividad térmica del aislante.- λa = 0.035 Kcal/m h ºC
Conductividad térmica del ladrillo macizo.- λb = 0.7 Kcal/m h ºC
Grosor del ladrillo δb = 0.1 m
Grosor del aislante δa = ¿? El coeficiente global de transferencia de calor será:
Temperatura exterior.- te = 32 °C
Temperatura interior.- ti = 2 °C
0.19 m
0.19 m
0.19 m
0.19 m
0.19 m
0.19 m
0.19 m
0.17 m
1.5 m
1.33 m
7
ib
b
a
a
eU
111 ................................(1)
Por otra parte: q = 8 kcal/ (m2h) = U (32-2) ºC
U = 0.27kcal/ (m2h ºC)
Reemplazando en la formula (1) se tiene:
m
Comprobando: q = 0.266 x 30
q = 6.78 kcal/(m2h)
Cálculo del aislante del techo:
Tex = 32 ºC
Ti = 2 ºC
αe = 15 Kcal/ m2 h °C
αi = 15 Kcal/ m2 h °C
El coeficiente global de transferencia de calor será:
………………..(2)
Dónde: q = 8 Kcal/ m2 h °C
U =
Reemplazando en (2)
El valor del espesor comercial es 15 cm, entonces, el valor de “U” para dicho espesor
comercial será:
Aisla
nte
Interior
Exterior
Aislante para techo
(poliestireno
expandido)
8
Comprobando: q = 0.33 (32-2)
q = 9.9
Cálculo del aislante del techo: Para ello se le calculará también una barrera de vapor, ya que de ella depende no causar problemas en las instalaciones del lugar donde se encuentra la cámara.
Se considera las siguientes temperaturas y coeficiente de transmisión de calor por
convección:
te = 32 °C
ti = 2 °C
δa = ¿?
&h = 0.10 m (losa de hormigón)
αe = 2 Kcal/ m2 h °C
Y h= 0.7 Kcal/ m h °C
αi = 15 Kcal/ m2 h °C
&h = 0.05 m (losa de hormigón)
Y h= 0.7 Kcal/ m h °C
LUEGO
U (18-2) = 16 ºC
LUEGO REEMPLAZANDO
Barrera de
vapor
Estructura de
hormigón Vacio sanitario
Material
aislante
Lasa de hormigón de
reparto de cargas
Figura Nº:2 Suelo con aislamiento
para bajas temperaturas
9
El valor de la “U” para dicho espesor será:
El almacenamiento de los mangos tardara en un día en llenarse.
El almacenaje se realizara en el mes de diciembre.
Algunos datos adicionales del almacén:
Temperatura del medio ambiente promedio es de 32 ºC
La temperatura interior es de 2ºC
Volumen de la cámara es de 41.108m3
Calculo de la superficie del suelo y techo A = 2 (largo x ancho) A = 2(2.88 x 5.42) A = 31.2192 m2
Calculo para la superficie de las 4 paredes: A = 2 (altura x largo) A = 2 (2.610 x 2.88) A = 15.034 m2
A = 2 (altura x ancho)
A = 2 (2.610 X 5.42)
A = 28.2924m2
Superficie total de la cámara, paredes, suelo y techo:
AT = 31.2192 m2 + 15.034 m2+ 28.2924 m2
AT =74.5456 m2
CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DEBIDO A PERDIDA POR TRANSMISIÓN
DE CALOR POR PARED.
Q1 = USΔT
Dónde: U = coeficiente global de transmisión de calor
S = superficie en m2
ΔT = diferencia de temperatura (exterior, interior).
( )
CONVERSION
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Q2 = calcular la carga térmica debido a necesidades por la renovación
de aire.
Q2.1 = caudal de la carga térmica debido a las necesidades de
renovación.
Q2.1 = mΔH = (ρ · v)( ΔH) · n
Dónde: n = número de renovaciones del aire por día
v = volumen del recinto en m3
Q2.1 = 12.852m3x0.1123Kg m-3 x 1 día/24horas. (12.852)Kcal/kg
Q2.1 = 0.772 Kcal/Kg.
Q2.2= cálculo de la carga térmica debido a las renovaciones
equivalente del aire.
Q2.2 = ma x ΔH x d = (v ρ d) ΔH
X = 12.852 ºC
Q2.2 = (40.74 m3 x 0.1123 Kg/m3) x
Q2.2 = (2.449 Kcal/h = 0.0028 Kw.
Q2 = Q2.2 + Q2.1
Q2 = 0.0028 Kw + 0.772
Q2 = 0.7748 Kw
Q3 = Calculo de las cargas térmicas debido a las perdidas por refrigeración
del punto del producto.
Q3 = Q3.1 + Q3.2+ Q3.3
Para este cálculo se tomara en cuenta los siguientes aspectos:
Refrigeración o no del producto.
Tiempo en el que debe ser refrigerado o congelado el producto.
Cantidad de producto a refrigerar.
Q3.1 = carga térmica debida a la refrigeración del producto en
Kcal/día.
Volumen de la cámara Procesamiento diaria T= 70 ºC
40 15
40.74 X
50 13
11
Q3.1 = mCp(T1-Te)
Donde :
m = masa del producto a refrigerar (kg/día)
Cp = calor especifico del producto antes de su refrigeración
(Kcal/KjºC).
T1 = temperatura entrada del producto.
Te = temperatura de refrigeración.
Q3.1 = 2000 kg/24horas (0.94kcal/kg) (32-5)ºC
Q3.1 =2115 Kw/h
Q3.1 =2.4597 Kw
Q3.2 = carga térmica de refrigeración del producto
Q3.2 = m x LR
Donde:
LR= calor latente de refrigeración.
Q3.2 = (2000kg/24horas)(72 kcal/kg)
Q3.2 = 6.978 Kw.
Q3.3 = carga térmica de enfriamiento del producto desde la
Temperatura de refrigeración hasta la temperatura de
Conservación en estado de refrigeración.
Q3.3 = mx Cp2 (TR-TF)
Donde
Cp2 = calor especifico del punto después de su refrigeración
(Kcal/Kg)
TR = temperatura de refrigeración del producto
TF = temperatura de conservación del producto en estado de
refrigeración.
Q3.3 = (2000 kcal/24h)(0.4)(8-2)
Q3.3 = (200 kcal/h) = 0.233 Kw
Q3= Q3.1 + Q3.2 + Q3.3
Q3= (2.4597 Kw) + (6.978 Kw) + (0.233 Kw)
Q3= 9.6707 Kw.
Q4 = caudal de la carga debida a las necesidades de conservación de los
Productos. Q4= mxCr
Dónde:
m = cantidad de producto almacenado en la cámara.
Cr = calor de respiración en Kcal /Tn día.
12
Según el libro de ingeniería del frio (María Teresa), los valores de
calor de respiración, Cr de frutas y verduras, pueden obtenerse de
la tabla 11.5 (pág. 427).
Q4= 2 Tn x 286.04 Kcal/Tn día= 572.08 Kcal/h
Q4 = 572.08x0.001163
Q4 = 0.6653
Q5 = calculo a la carga térmica debido al calor desprendido por
ventiladores.
Q5= vxc
Donde:
V=volumen de la cámara
C= calor desprendido de los ventiladores (Kcal/ m3
día)
Según algunos autores el calor desprendido por los ventiladores en
cámaras de refrigeración es superior a 15 Kcal/ m3
día ( ver libro de
ingeniería I en la pag. 431), para ello tomamos el valorde 18 Kcal/
m3
día .
Q5= 40.74 m3x 18 Kcal/ m
3dia
Q5=733.32 Kcal/h
Q5=0.8528Kw
Q6 = cálculo de la carga térmica debido al calor desprendido por
circulación
de operarios.
Q6=nxcxN
Donde:
n= número de personas en la cámara frigorífica.
c= calor emitido por cada operario.
N= tiempo de permanencia en el interior de la cámara.
Interpolando:
P 206 Kcal/h
Ahora reemplazamos en la fórmula:
Qu7i6 = (5)(206kcal/h)(0.006 h/dia)
Q6 = (6.18 kcal/dia)(dia/24h)
Q6 =0.2575 kcal/h
Q6 = 0.000299Kw.
Temperatura del recinto Potencia calorífica liberada por persona
5 206
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Q7 = Cálculo de las cargas térmicas debidas a las necesidades por la
Iluminación.
Q7 = 860x PxN
Q7 =860(0.00029Kw)
Q7 = 0.2571
P= potencia de las dimensiones en Kw con tiempo de funcionamiento
corto.
N = tiempo de funcionamiento en h/día.
Q8 = Cálculo de la carga térmica debido a las necesidades por perdidas
diversas
Q8 = α(Q1+ Q2 + Q3) ; α = 0.1 -0.15
Q8 = 0.12 (0.622+ 0.7748+9.6707)
Q8 = 1.3281 Kw.
QT = Producción de Frio.
Es la suma de las necesidades de frio máximo obtenido de la suma de las 8
Q retenidas a un periodo de 24 horas.
QT = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8
QT =0.622+0.7748+9.6707+0.6653+0.8528+0.000299+0.2171+1.3281
QT = 14.13 Kw.
QT =12149.61kcal/h
Qo = producción efectiva.
En el caso de refrigeración y congelación, el número de horas en
funcionamiento es de 18 – 20 horas/día.
Capacidad =
Capacidad =
Qo = 16199.48 kcal/h.
Flujo másico del refrigerante:
Q t =m𝜟H
.m =
.m = 12.17kw/142kj/kg
.m= 29161.89
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I. CICLO FRIGORÍFICO
Calculo de la temperatura de evaporación.
Las condiciones de conservación de las fresas son:
Temperatura: 5 ºC
HR : 85%
Se elige un evaporador de tubos con aletas con circulación forzada de aire.
La diferencia de temperatura en el evaporador será:
DT = ta,e -te = 7ºC
Te = 5-7
Te = -2 ºC
Por lo tanto: Te= -2 ºC
Calculo de la temperatura de condensación.
Para las condiciones de funcionamiento de la instalación frigorífica se establece una
temperatura de condensación de:
Tcondensacion = Tentrada + 7ºC
Tc = 39 ºC
Utilizando la tabla de propiedades de líquido y vapor saturado para el R-134.
Calculamos las presiones:
Pe P (kpa) T
Te = - 2ºC Pe -2 Pe = 273.2 Kpa
Pc P (kpa) T
Tc = 39ºC Pc 39 Pe = 99.8 Kpa
Por lo tanto, el ciclo frigorífico diseñado se muestra en la figura:
Te = 39 ºC
ºC
Te =-2 ºC
P
(Kpa)
999
298.5
h3=h4 h2 h1 h
(kj/kg)
1
2 3
4
15
En el punto 1)
Temperatura
(ºC)
Presión
(Kpa)
Volumen
especifico (V)
(m3/kg)
Entalpia
h
(kj/kg)
Entropía
S
(Kj/KgºK)
-2 273.2 0.070 45 1.701
Te = -2 ºC
P = 2273.2 Kpa
V e1 =0.070 m3/kg
h 1 =45 kj/kg
S 1 =1.701 Kj/KgºK
En el punto 2)
P = 887.8 Kpa
S2 =1.930 Kj/KgºK
Te2 = 40 ºC
h2 = 422.6 kj/kg
En el punto 3)
Temperatura (ºC) Presión
(Kpa)
Entalpia
h
(kj/kg)
39 998 418
P = 998 Kpa
h3 =418 kj/kg
Te = 39ºC
En el punto 4)
h4 = 256 kj/kg
Resumen:
h 1 =398 kj/kg 95.05 Kcal/Kg
h2 = 422 kj/kg 100Kcal/Kg
h3 = 256kj/kg 61.14Kcal/Kg
h4 = 256 kj/kg 61.14Kcal/Kg
V e1 =0.0858 m3/kg
1. Calculo en la potencia del compresor
Producción frigorífica especifica: qo
qo = (95.05- 61.14)
qo = 33.91
Equivalente térmico del trabajo de compresión
16
95.05
Coeficiente frigorífico
o
o
Potencia frigorífica especifica:
5.5
Potencia indicada teórica
Kw
Potencia indicada real
Suponiendo un valor de: ni=0.8
2. Calculo de potencia eléctrica del motor del compresor
Se supone que
nm=0.8
nt = 0.9
ne.i=0.9