TEMA:

ESCUELA POLITECNICA DEL EJRCITO

PROYECTO DE REFRIGERACIN.

TEMA: DISEO DE UNA CMARA FRIGORFICA PARA EL ALMACENAMIENTO Y LA CONSERVACIN DE PAPAYAS.OBJETIVO GENERAL: Realizar el diseo de una cmara frigorfica para el almacenamiento y la conservacin de papayas utilizando guas y manuales de refrigeracin.

OBJETIVOS ESPECFICOS: Calcular la cantidad de carga de refrigeracin necesaria para la cmara frigorfica, tomando en cuenta todos los aspectos necesarios. Dimensionar en base a la carga de refrigeracin total calculada los elementos del sistema como son el compresor, condensador, evaporador, vlvulas, etc. Utilizar datos que correspondan al medio donde se implementar la cmara fra para poder aplicar este diseo en caso de ser necesario.

MARCO TERICO:

CMARA FRIGORFICA.

Un frigorfico o cmara frigorfica es una instalacin industrial estatal o privada en la cual se almacenan carnes o vegetales para su posterior comercializacin.

La posibilidad de ofrecer los frutos y las carnes durante un perodo ms largo tiene una importancia alimenticia y econmica muy grande. Para ello se almacenan los productos en cuartos frigorficos a temperatura apropiada que permite ofrecerlo al consumidor mucho tiempo despus de la cosecha. Hay tablas que indican a qu temperatura y humedad relativa y cul es el tiempo mximo que es necesario mantener cada uno antes de enviarlos al mercado.

FRIGORFICO DE FRUTAS Y HORTALIZAS.

Para sacar el mayor provecho del almacenamiento en el frigorfico de frutas y hortalizas, hay que realizar correctamente operaciones previas en la cosecha y post cosecha, a saber:

COSECHA.

El fruto debe ser cosechado al comenzar el perodo de maduracin para que le quede, despus de enfriado, el tiempo necesario para el empaque y las etapas de comercializacin y al consumidor le llegue das antes de la completa maduracin.Durante la cosecha se debe evitar que el fruto reciba golpes. En fincas grandes el cosechador deposita el fruto en una bolsa de tela que lleva adherida a la cintura. Cuando est llena vuelca el contenido en cajones, situados entre las filas de los rboles, que pueden contener 300-400 kg de fruta. Los cajones que en el pasado eran de madera y ahora generalmente de plstico, son de diferentes medidas. Un modelo es de 1.60 x 1.05 m y 0.60 m de alto y otro 1.12 x 1.12 y 0.80 m de alto, y tienen patas que encajan en el marco superior de un cajn inferior formando estibas. Un tractor, que tiene montado a la toma de fuerza hidrulica un aplique que lo transforma en un montacargas elevador, lo transporta a un camin y ste al patio techado del frigorfico. En fincas pequeas el cosechador lleva una caja de plstico para 20 kg. Cuando la llena, la lleva a un techado formando estibas y un camin las transporta al frigorfico. El dao a los tejidos por golpes o cadas no se notan en el momento pero el tejido daado es atacado por bacterias y al poco tiepo se pudre, lo que daa a los frutos que estn en la cercana. En otros casos aparecen manchas en la piel.

POST COSECHA.

Cuando el lote est programado para permanecer en el frigorfico muchos meses o est destinado a la exportacin, se realiza una preseleccin. La base del equipo es una mesa con un tapiz rodante de goma. Personal a los costados de la mesa retira lo que no debe entrar en el lote, ya sea material daado o tamaos inadecuados. Se puede completar el equipo con un volcador mecnico y un volcador a cajones de la mercadera seleccionada. Hay casos de fumigaciones para curar heridas o inhibir brotes, etc.

PARMETROS.

Cuatro parmetros determinan el comportamiento del fruto en el frigorfico: Temperatura, humedad relativa, tiempo de almacenamiento y si es climticos o no. Se dan tablas con valores de temperatura y humedad relativa que deben reinar en el cuarto y el tiempo que es posible mantener a frutas y hortalizas. Los valores son aproximados, ya que varan con la variedad y el clima de la regin.

TEMPERATURA.

Se puede indicar en forma general que las frutas y hortalizas de clima templado se deben mantener entre 0C y 4C y los de clima subtropical y tropical de 8 hasta 13C. Cuando se almacenan frutos con diferentes temperaturas, se tendr que enfriar a la temperatura ms alta por el peligro de deterioro. Las frutas tropicales y las verduras no prolongan su vida til bajando la temperatura. Cuentan con la ventaja de un perodo de cosecha largo.

HUMEDAD RELATIVA.

La gran mayora requiere 95-98% de humedad. Si la humedad en la cmara es menor que la que corresponde, el aire toma humedad del fruto almacenado y ste al salir pesa menos que a la entrada y hay peligro que la piel se arrugue. Si llega al 100% hay peligro que al pasar por el evaporador parte de la humedad se congele.

TIEMPO.

Las que mejor responden al enfriamiento son las manzanas y peras (4-5 meses), zanahorias, cebollas y ajos (4-6 meses), papas y batatas hasta la cosecha del ao siguiente. Mango, avocado y banano para la exportacin se cosechan verdes, y van madurando hasta que llegan a destino. El banano que llega a destino verde, se madura en cuartos con etileno.

ENFRIAMIENTO RPIDO.

A medida que baja la temperatura, la actividad de las bacterias disminuye y tambin el ritmo de respiracin, por eso es importante llegar en el menor tiempo a +/- 10C. En el caso de peras y manzanas se permite llegar en 24 horas pero en muchos casos es necesario llegar ms rpido. Para ello hay varias posibilidades, a saber:

Cmara de enfriamiento rpido: En frigorfico de varias cmaras se instala una con compresor ms potente. La carga destinada a una cmara comn se coloca primero en la de enfriamiento rpido que llega en pocas horas a alrededor de 10C.

Corrientes de aire fro: En un tnel de aire fro con 100% de humedad se pasa la fruta ya acomodada en canastillas de plstico. Se aplica para frutilla y cereza.

Agua fra (hydro cooling): El fruto se sumerge en piletas de agua fra que circula en circuito cerrado. Una cinta transportadora de tubos recoge el fruto lavado y enfriado y lo lleva a la planta de seleccin, clasificacin y empaque y de all al mercado o al frigorfico. Se aplica a zanahorias, nabo y rbano.

Enfriado en vaco (vacuum cooling): Para hortalizas de hoja que no pueden pasar por tnel de aire ni agua. Se introduce la hortaliza empacada y acomodada en pals en un cilindro de hierro reforzado donde se hace un vaco de 4 mm de Hg (la presin atmosfrica es de 760 mm de Hg). En las condiciones de baja presin, el agua de los tejidos se evapora. El calor latente necesario lo toma de las hojas enfrindolas. Hay adems en el interior del cilindro un equipo de enfriamiento. Se aplica a lechuga, espinaca.

SISTEMA DE REFRIGERACIN.

Conjunto de elementos que constituyen un circuito frigorfico cerrado a travs de los que circula o permanece un refrigerante, con el fin de extraer o ceder calor de un medio exterior a dicho circuito.

APLICACIONES:

Las aplicaciones que podemos encontrar en la industria seria el Tratamientos frigorficos, conservacin y congelacin de productos, ensayos de control de calidad e investigacin multidisciplinar.

CARACTERSTICAS EXIGIBLES:

El aislamiento trmico optimizado. La alarma de averas. Control de temperatura de precisin con apreciacin de 0,1C. Mantenimiento de la tolerancia trmica. Programacin automtica de temperatura.

CONSTRUCCIN RECOMENDADA DE CMARAS DE REFRIGERACIN.

Cuerpo de Cmara Frigorfica fabricadas en base a paneles de poliuretano de alta densidad,(40kgm/m3 y 90% de celda cerrada). Lmina pintro calibre 26 con espesor de 1.5", 2", 2.5", 3", 4",5",6" (dependiendo del producto, la temperatura de cmara y zona geogrfica).

PISO.

Puede ser en base a panel, o polystyrene esperado, o en placas con fibra asfltica.

PUERTAS.

Abatibles, corredizas, over head, y de guillotina de cualquier tamao en refrigeracin o congelacin. Los materiales son: Lmina pintro, galvanizada, acero inoxidable, cristal (reach in) y madera.

OTROS ACCESORIOS.

Sistemas elctricospara puertas. Unidades Condensadoras y evaporadores. Multypanel. Molduras. Cortinashawaianasy de aire. Sellos de contactoparatrailer, camin. Plataformasmviles. Tablerosde controlelectrnicos. Graficadoresde termperatura.CIUDAD DE LATACUNGA.

Ubicacin: Latacunga se encuentra a 89 km al sur de Quito, en la Provincia de Cotopaxi.Altitud: 2.850 m.s.n.mTemperatura promedio: 12 a 15 C promedio.Indice de humedad relativa: Registra valores del orden del 70% al 80%, incrementndose en la temporada lluviosa.

Es una ciudad en Ecuador, capital de la provincia de Cotopaxi y cabecera cantonal del cantn homnimo.

Se encuentra en la Sierra Central del pas, nombre con el que se conoce a la cordillera de los Andes en el Ecuador, cerca del volcn Cotopaxi.

Segn el censo de poblacin del 2001 cantn tena una poblacin de 143.979 habitantes.

LA PAPAYA.

Se trata de una fruta en forma ovalada, esfrica, alargada o periforme (en forma de pera) segn las diferentes variedades. Su peso puede variar desde los 400 gramos que son las que se comercializan en nuestro pas, a los 7 kilogramos de algunas especies. Su longitud oscila entre los 7 y los 70 centmetros.La piel correosa de la papaya es de color verde oscuro que se torna amarillenta al madurar. La pulpa es compacta, de textura similar a la del meln y de color amarillo, anaranjado o salmn; jugosa (su contenido en agua puede llegar hasta el 90 %), de sabor dulce y perfumado que recuerda a una mezcla entre albaricoque, meln y frambuesa.El interior de la papaya forma una cavidad que alberga una masa gelatinosa de semillas negras brillantes, redondas que asemejan huevas de esturin (caviar). Estas semillas no son comestibles pues tienen un fuerte sabor picante.La papaya se cultiva sobre todo en Hawai, India, Costa Rica, Tailandia, Venezuela, EE.UU. y en general, en los pases de Centro y Sudamrica. Las consumidas en Espaa proceden bsicamente de Brasil y en mucha menor proporcin de las Islas Canarias.CONSERVACIN.La temperatura ideal para la perfecta conservacin de la papaya durante su trasporte y almacenamiento es de entre 8 y 10 C. A esta temperatura y con una humedad relativa en torno al 80-85 % pueden conservarse cerca de 4 semanas sin merma de calidad.Una vez madurado el fruto, cuando ya ha concluido su proceso de formacin, puede conservarse a una temperatura inferior a la anterior, alrededor de 4 C.Hay que tener en cuenta que temperaturas inferiores a los 8 C. antes de concluir el proceso de maduracin son perjudiciales para la fruta. La pulpa se decolora e incluso puede llegar a interrumpirse el proceso de maduracin.

DISEO DE LA CMARA FRIGORFICA.DATOS:

UBICACIN DE LA CMARA FRIGORFICA:

Lugar: Ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi, ECUADOR. Temperatura Diaria Promedio: 59F (15C). Humedad Relativa: 76%.

DIMENSIONES DE LA CMARA FRIGORFICA: Altura: 20 ft (a). Ancho: 30 ft (b). Largo: 25 ft (c). Aislamiento: Poliuretano Espesor: 4 pulgadas. Espesor de la pared: 6 pulgadas.

CONDICIONES DE LA CMARA FRIGORFICA: Aplicacin de la cmara: Refrigeracin de Papayas. Temperatura en el medio exterior: 59F (15C). Temperatura de almacenamiento: 45 F (7,2 C). Diferencia de Temperatura: 14 F Carga elctrica de luces y motores: 1000 watts (10horas/dia). Nmero de ocupantes de la cmara: 2. Peso total del producto almacenado: 8000 libras. Informacin del producto: Papayas frescas llegan desde Santo Domingo a 70F.CLCULO DE LA CARGA DE REFRIGERACIN:

A) CARGA DE TRANSMISIN EN PAREDES.a) Superficie de las paredes exteriores.

b) De la Tabla 2 Btu loads/ft2/24 hours= 13,44 (INTERPOLACIN).

B) CARGA POR INFILTRACIN DE AIRE O APERTURA DE PUERTAS.a) Volumen en el interior de la cmara.

b) De la Tabla 3 cambio de aire por cada 24 horas= 3,226 (INTERPOLACIN).c) De la Tabla 4 Btu/ ft3= 0,72.

C) CARGA DEL PRODUCTO.1. Carga debido a la reduccin de temperatura del producto.a) Peso total del producto= 8000 lbs.b) Reduccin de la temperatura del producto a helar= 25 F.c) De la Tabla 5 Calor especfico sobre el congelamiento= 0,82.

2. Carga de Calor de Respiracin.a) Peso total del producto= 8000 lbs.b) De la Tabla 6 calor de respiracin por libra= 0 Btu/lb.

D) CARGAS DIVERSAS.a) Carga Elctrica (Watts).

b) De la Tabla 8 Calor equivalente por el nmero de ocupantes.

E) CARGA TOTAL SIN AGREGAR EL FACTOR DE SEGURIDAD.

F) FACTOR DE SEGURIDAD (10% C.T.).

G) CARGA TOTAL INCLUIDO EL FACTOR DE SEGURIDAD.

H) CARGA TOTAL DE REFRIGERACIN:

SELECCIN DE LOS COMPONENTES DE LA INSTALACIN FRIGORFICA. SELECCIN DEL EVAPORADOR.

Por lo tanto necesitamos un evaporador que tenga una capacidad de 6,35 KW y de 1,81 TONR, con el fin de absorber todo ese calor de la cmara fra.Humedad relativa: 76%.Humedad Relativa %Diseo DT F

Conveccin NaturalConveccin Forzada

95-9112-148-10

90-8614-1610-12

85-8116-1812-14

80-7618-2014-16

75-7020-2216-18

DISEO DE EVAPORADOR CON DT.FACTOR DT= 16.Seleccionamos el evaporador cbico AIRCOIL serie DE 17E-S, paso de aleta 8mm, deshielo elctrico.

SUPERFICIE DEL EVAPORADOR.

SELECCIN DEL REFRIGERANTE.Se utiliza el refrigerante R-134a (tetrafluoretano), utilizado para refrigeracin comercial, reemplazo ecolgico del R-12.PROPIEDADES DEL R-134a. SELECCIN DEL COMPRESOR.

A esto se debe adicionar un factor de seguridad del 20%. Esto se debe a que el compresor nunca trabaja al 100% de su capacidad.

POR LO TANTO SE NECESITA UN COMPRESOR DE: 7,62 KW.

TEMPERATURA DEL EVAPORADOR:

Se utiliza un compresor de la marca CARRIER, modelo 06 VR 412Y. Temperatura de condensacin 50C. Potencia mecnica 3 Hp. Temperatura de evaporacin (-5C).

SELECCIN DEL CONDENSADOR.Para poder determinar la capacidad del condensador tenemos que tomar en cuenta los siguientes parmetros:Carga frigorfica: 6,35 KW

Carga por potencia al freno: Factor de seguridad: 6,35Factor por incrustaciones en los tubos: CAPACIDAD DEL CONDENSADOR: 10,8 KW.DT de diseo: 40F DT, se escoge este factor porque la diferencia de temperatura de diseo es de 10C (50F, debido a la tabla de condensadores).

FACTOR DE CORRECCIN POR DT: 0,75.FACTORES DE RECHAZO DEL CALOR. Temperatura de condensacin: 50C (122F). Temperatura de evaporacin: -22,3C (-8,14F). Factor de rechazo del calor: 1,57Carga frigorfica corregida = carga frigorfica*factor de correccin por DT*factor de rechazo del calor

CARGA FRIGORFICA CORREGIDA = 12,7 KW.

Se utiliza un Condensador FRASCOLD, Modelo USA-C16M, para una carga de 12,7 KW (especificaciones de la tabla). SELECCIN DE LA VLVULA DE EXPANSIN.La vlvula de expansin deber tener una capacidad de 1,81 TONR para R-134a.

Se utiliza una vlvula de expansin termosttica SPORLAN, tipo C-S, capacidad nominal 1,81 Toneladas, temperatura de evaporacin -20C, para el refrigerante 134a.

Descripcin y aplicacin de la vlvulaRango de capacidad nominal (TONR): 1/2 a 2 para R-134.Cuerpo de bronce fundido, ajustable externamente y conexiones con bridas.La entrada tiene un filtro de malla nmero 12. Esta vlvula ofrece capacidades mayores que la Tipo H y es apropiada para aplicaciones de aire acondicionado y refrigeracin.

SELECCIN DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR.Capacidad del sistema: 6,35 KW (8,5 Hp).Refrigerante: R-134a

Se utiliza un intercambiador de calor Packless, modelo HXR-350A, especificado en la tabla de seleccin.

SELECCIN DEL ACUMULADOR DE SUCCIN.

Capacidad del sistema: 1,81 TONR.Refrigerante: R-134a.

Se utiliza un acumulador de succin ANTARTIC, modelo 2846-AS-6126-7.

SELECCIN DEL SEPARADOR DE ACEITE.Capacidad del sistema: 1,81 TONR.Refrigerante: R-134a.

Se utiliza un separador de aceite ALCO, Tipo SA abierto con bridas, modelo SA-501.

SELECCIN DEL RECEPTOR DE LQUIDO.Refrigerante: R-134a.

Se utiliza un receptor de lquido Frascold, modelo S8063.CONCLUSIONES: Para el correcto diseo o rediseo de instalaciones de refrigeracin es necesario el conocimiento de los principios bsicos de mecnica de los fluidos, termodinmica y transferencia de calor. Para la correcta seleccin de una sustancia refrigerante es necesario tener en cuenta una valoracin econmica, de eficiencia energtica y mediomabiental. Se deben proyectar todas las acciones posibles para disminuir la carga trmica que debe ser capaz de ser eliminada por el sistema de refrigeracin. No solo basta una correcta seleccin de la instalacin sino se tiene en cuenta el regimen de operacin de la misma as como el mantenimiento.

RECOMENDACIONES:

Se recomienda seguir cuidadosamente cada uno de los pasos para dicho diseo puesto que si no se acata todas las indicaciones podemos a tener a futuro un mal funcionamiento en la vida real de la cmara de refrigeracin.

BIBLIOGRAFA: Dossat, R. J. Principles of Refrigeration. 4th. edition. (1996) Prentice-Hall. www.monografias.com Selection Guide.- Refrigeration (TOTALINE). www.disenorefrig.compont.com

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