Almacenar y Refrigerar
Dimensionamiento del Almacn de Recepcin Dimensionamiento de las
puertas:La planta contar con un almacn a temperatura de 10 C, para
ello cada almacn contara con una sola puerta que servir para el
ingreso y salida del esprrago. Se tomara como parmetros de
referencia las dimensiones del montacargas.
La altura del montacargas es 2.55 m y la carga con las jabas
(canastillas) apiladas la altura es de 1.08 m. Por ello se definir
la altura total de la puerta en base a la altura del montacargas y
la altura de apilado de las jabas:
El ancho de la puerta ser determinado en base al ancho del
montacargas ms un ancho para que pueda circular sin problema. Segn
el catalogo el ancho del montacargas es de 1300 mm.
Entonces el rea de la puerta es:
Esta cmara est diseada para almacenar 30TM de esprrago para ser
procesado a la entrada de la planta.Se cuenta con la siguiente
informacin:Dimensiones de la jaba: largo= 590 mm, ancho= 430 mm,
Alto= 135 mm Se procesara diariamente 30 TM de esparrago blanco y
verde Cada jaba con carga pesa 16.78 kg Se almacenara en pallets,
los cuales tendrn apiladas 33 jabas Habrn 48 pallets en el almacn
rea por pallet 1 x 1.2 = 1.2 m Se acomodaran los pallets en 4 filas
con 6 columnas
El rea mnima ser:
Area 1:Ver imagen adjuntaLargo2:= 18.3 mAncho2:=10.8
mAreatotal:=197.64 m2
Figura 7.10: Plano Preliminar- Zona Almacn de Recepcin.
Un clculo de la altura del total de jabas apiladas:Se apilan por
cada pallet 32 jabas, las cuales se agrupan en 8 filas hacia
arriba.
Se desea dejar un espacio entre el techo y las jabas apiladas;
adems para la circulacin del aire y maniobras de izaje de los
pallets, se tendr:
Dimensionamiento del Almacn de Frescos
La cmara ser dimensionada en base a una carga de 10TM de
esprrago fresco que sern empaquetados en cajas de dimensiones 0.2 x
0.3 x 0.26 y peso de 5 kg. Luego, las cajas sern posicionadas en
los pallets de dimensin 1.2 x 1 m.
Por cada pallet entran en una fila de altura 20 cajas con
empaquetado de esprragos, pero tendremos 5 filas hacia arriba
entonces:
Para 20 pallets se necesitara un rea de:
Area 2:Ver imagen adjuntaLargo2:=
11.2mAncho2:=9.6mAreatotal:=107.52.m2
Figura 7.11: Plano Preliminar- Zona de Almacn de Frescos
Dimensionamiento del Almacn de ConservasLa cmara ser
dimensionada en base a una carga de 30TM de esprrago en conservas,
de los cuales 15 TM son de esparrago en lata y 15 TM son de
esprrago en frascos, segn lo acordado por el grupo, que sern
empaquetados en cajas de dimensiones 254 x 254 x 330.2 mm y peso de
kg. Luego, las cajas sern posicionadas en los pallets de dimensin
1.2 x 1 m.
Envases de Vidrio:
Por caja entra 18 frascos:
Por pallet entran 12 cajas en una fila hacia arriba, entonces se
apilaran 4 filas hacia arriba con un total de 48 cajas en un
pallet. Finalmente se halla el nmero de pallets a utilizar:
Por pallet tambin entran 12 cajas en una fila hacia arriba,
entonces se apilaran 4 filas hacia arriba con un total de 50 latas
por caja y 48 cajas totales por pallet. Finalmente se halla el
nmero de pallets:
Area 3:Ver imagen adjuntaLargo2:= 20.1 mAncho2:= 10.8
mAreatotal:= 217.08 m2
Figura 7.12: Plano Preliminar- Zona Almacn de Conservas
Calculo de la Carga Trmica de los AlmacenesCarga Tmica del
Producto:Para el calculo de la carga termica se requiere conocer el
calor especifico del esparrago.Para ello se calculo en base a la
formula siguiente que se tomo del libro "Almacenamiento comercial
de frutas,legumbres y existencias de floristerias y viveros" de
Robert E. Hardenburg/Alley E. Watada.
En todas las cmaras solo se requerir absorber calor necesario
para disminuir la temperatura del producto, mas no para hacerle
cambiar de fase. De la siguiente formula tendremos el calor a
absorber:
Carga termica por Transmision del Ambiente:Calor sensible ganado
por paredes y el techo
Dnde: qs= Calor ganado, en kW U= Coeficiente Global de
transferencia de calor A= rea de transferencia de calor T=
Diferencia de temperaturas entre el medio ambiente y el espacio
refrigerado Para los clculos, el coeficiente U se expresara de la
siguiente manera:
Donde: x1,x3: Espesores de paredes dentro del cual va el
aislante k1,k3: Conductividad termica de las paredes x2: Espesor de
aislante k2: Conductividad termica del aislante
Observacion: Si bien es cierto que para definir el coeficiente
de transmision global de calor U, se deberian considerar la
transmision de calor por conveccion, sin embargo al tener espesores
gruesos de aislante y a bajas conductividades termicas, podemos
despreciar este efecto de conveccin ya que la transferencia que se
da por conveccion es pequea.
A continuacion se mostrara una imagen esquematica de las
camaras, se aprecia que hay tres areas diferentes (A, B, C) con las
ue se debera calcular el flujo de calor desde el exterior hacia la
camara.
Figura 7.13:Esquema de las camaras para calculo de carga trmica
externa
Carga Trmica Interna:Se tienen las siguientes cargas
internasEquipos Elctricos : Luminarias, motores, se incluira las
mquinas para procesos.Personas: Es el calor generado por las
personas que ingresan al ambiente refrigerado. Se expresa por la
siguiente ecuacion:
.
Carga de cmara de recepcion:La camara de recepcin tiene como
objetivo evitar que el esparrago se degrade.Tcamrecep10C
Esparrago ingresa a una temperatura de: La cantidad de esparrago
a almacenar es de y se llevara a cabo con un tiempo de enfriamiento
de 8 horas:
Se considera una temperatura ambiente de:
Se considera que ingresaran un total de 3 personas como mximo a
la cmara y estarn alrededor de 5 horas por turno, entonces el calor
generado ser:
La potencia del motor del montacargas es de 5.5 kW y segn tablas
de Ashrae este motor genera aproximadamente un carga trmica de:
El aislante a usar ser Planchas de poliuretano de espesor 5 cm,
entre planchas de acero inoxidable, el cual posee un alto
coeficiente de conductividad, de 0.15 cm de espesor para proteger
el aislante. Se eligi este tipo de aislante debido a su coeficiente
de conductividad trmica, resistencia mecnica, permeabilidad a ala
humedad, capacidad calorfica, precio, autoextinguible.Las
caractersticas del poliuretano (Fuente:
http://www.poliuretanos.com/productos/planchas/pur-d35.html) a usar
son: Tipo PUR D35 Densidad 35 2 kg/m3 Coeficiente de conductividad
trmica: 0.0209 W/m*k
Se tom un espesor de 5 cm de aislante por el siguiente clculo
realizado:
El coeficiente global de transmisin de calor se calcula de:
Siendo: e: Coeficiente conveccin del aire exterior 8.14 W/m2*Ki:
Coeficiente conveccin del aire interior= 17.44 W/m2*Ka: Coeficiente
de conductividad trmica del aislante = 0.0209 W/m*Ka: Espesor del
aislante a determinar.
Luego, se sabe que:
Se tomara en cuenta que las perdidas mximas por calor sern de 9
W/m2
a = 0.03107 mmSe elegir un espesor comercial de 50 mm o 5
cm.
Calculo del coeficiente global por pared:
Luego se puede obtener el coeficiente global de transferencia de
calor
Pared A:Para la pared A, multiplicamos por 2 dado que son 2
paredes y adems la altura de la cmara es Hrecp=4.5m
Pared B:Para la pared B, multiplicamos por 2 dado que son 2
paredes y adems la altura de la cmara es Hrecp=4.5m
Para el techo C:
Se sugiere considerar la carga total como un 10 % ms de la carga
calculada, para incluir carga trmica por filtraciones de aire al
ingresar a la cmara. Adems de considerar un adicional de carga
trmica por luminarias. Luego se tiene:
Calculo de flujo de masa de Refrigerante para Recepcin
En primer lugar se mostrara el ciclo de refrigeracin:
Figura 7.15: Ciclo comun de refrigeracin por evaporacin.
Ahora en la siguiente imagen, producida en el software CoolPack,
se muestra el ciclo de refrigeracin real para nuestro caso de
estudio en donde:-Tevap. = 5 C-Tcond. = 25 C
Figura 7.16: Ciclo real de refrigeracin de 5 a 25 grados
centigrados simulado con
CoolPackhttp://en.ipu.dk/Indhold/refrigeration-and-energy-technology/coolpack.aspx
Calor a refrigerar obtenido anteriormente
Calculo del flujo de masa real:
Carga de cmara de frescos:
Para determinar las cargas nos guiaremos de la imagen mostrada
pginas atrs.
La cmara de refrigeracin tiene como objetivo evitar que el
esparrago se degrade.
Esparrago ingresa a una temperatura de:
La cantidad de esparrago a almacenar es de:
Se considera una temperatura ambiente de:
Se considera que ingresaran un total de 3 personas como mximo a
la cmara y estarn alrededor de 5 horas por turno, entonces el calor
generado ser:
La potencia del motor del montacargas es de 5.5 kW y segn tablas
de Ashrae este motor genera aproximadamente un carga trmica de:
El aislante a usar ser Planchas de poliuretano de espesor 5 cm,
entre planchas de acero de 5 cm de espesor.
Luego se puede obtener el coeficiente global de transferencia de
calor
Pared A:Para la pared A, multiplicamos por 2 dado que son 2
paredes y adems la altura de la cmara es Hrecp=5m
Pared B:Para la pared B, multiplicamos por 2 dado que son 2
paredes y adems la altura de la cmara es Hrecp=5m
Techo C:
La carga trmica total para esta cmara de conservado ser:
Se sugiere considerar la carga total como un 10 % ms de la carga
calculada, para incluir carga trmica por filtraciones de aire al
ingresar a la cmara. Adems de considerar un adicional de carga
trmica por luminarias. Luego se tiene:
Calculo de flujo de refrigerante para Frescos:
Tomando en cuenta el mismo ciclo de refrigeracin, se calcular de
la misma forma el refrigerador.Ahora en la siguiente imagen,
producida en el software CoolPack, se muestra el ciclo de
refrigeracin real para nuestro caso de estudio en donde:-Tevap. =
-5 C-Tcond. = 25 C
Figura 7.18: Ciclo real de refrigeracin de -5 a 25 grados
centgrados simulado con
CoolPackhttp://en.ipu.dk/Indhold/refrigeration-and-energy-technology/coolpack.aspx
Calor a refrigerar obtenido anteriormente
Calculo del flujo de masa real:
Seleccin de equipos para las diferentes cmaras de
refrigeracin
En todos los casos, exceptuando el almacen de salida de
conservas de esparragos, para la seleccin de equipos se requiere
conocer los siguientes datos.-Temperatura de la Cmara-Carga Trmica
de la Cmara-Temperatura Ambiente
Por otra parte el equipo necesario para las cmaras frigorficas
esta compuesto de :-Unidad Condensadora: Condensador +
Compresor-Evaporador-Vlvula de Expansin-Valvula Solenoide-Tuberias
de cobre
Usualmente se usa refrigerante R-22 para altas y medias
temperaturas y R-404A para bajas temperaturas. En todos los casos
usaremos R-404A, si bien es un refrigerante mas costoso , es un
refrigerante ecolgico y ademas puede trabajar tambien en medias
temperaturas.
Para la seleccin siguiente se tomaran en cuenta las siguientes
consideraciones:-La temperatura de evaporacion sera 5 grados menos
que la temperatura de la cmara-Se usaran unidades condensadoras de
marca Danfoss-Se usan evaporadores de la marca Mipal-Se usaran
valculas de expansion y solenoides de la marca Danfoss
1. Camara de recepcin:-Temperatura de Cmara = 10C-Carga Trmica
de la Cmara = 51 kW= 170 020 Btu/h-Temperatura Ambiente =
32C-Temperatura de evaporacin = 5C
Unidad Condensadora Se usara 2 unidades condensadoras modelo:
Danfoss OP -HGZ100D-Capacidad de Carga de Refrigeracion: 91 238
BTU/h-Consumo maximo de la unidad : 13.99 kW-2 Ventiladores segun
catalogo se recomeinda usar el compresor de modelo MTZ100
Evaporador Se usara 2 evaporadores modelo: Mipal HdhA
256-Capacidad de Carga Trmica: 101 969 Btu/h-Nmero de Ventiladores:
3-Tipo de Aire: 21 m-Consumo por ventialdor: 1.16 kW-Consumo para
Deshielo Electrico: 22.5 kW
Vlvula SelonoideSe usaran 2 valvulas selonoides modelo: EVRST 10
Velocidad maxima = 8.76 m/s Flujo de masa = 581 kg/h Presin = 3.23
barVlvula ExpansinSe usaran 2 valvulas de expansin modelo: AKV15-2
Velocidad maxima = 0.837 m/s Flujo de masa = 581 kg/h Presin = 5.42
bar
2.Camara de Frescos-Temperatura de Cmara = 0C-Carga Trmica de la
Cmara = 37.75 kW = 128 809 Btu/h-Temperatura Ambiente =
32C-Temperatura de evaporacin = -5C
Unidad Condensadora Se usaran 2 unidades condensadoras modelo:
Danfoss OP-HGZ100D-Capacidad de Carga de Refrigeracion: 65 061
BTU/h-Consumo maximo de la unidad : 13.99 kW-2 Ventiladores segun
catalogo se recomeinda usar el compresor de modelo MTZ100
EvaporadorSe usaran 2 evaporadores modelo: Mipal HdhA
193-Capacidad de Carga Trmica: 70 301 Btu/h-Nmero de Ventiladores:
2-Tipo de Aire: 21 m-Consumo por ventilador: 1.16 kW-Consumo para
Deshielo Electrico: 19.2 kW
Vlvula SelonoideSe usaran 2 valvulas selonoides modelo: EVRST10
Velocidad maxima = 7.26 m/s Flujo de masa = 443 kg/h Presin = 1.84
bar
Vlvula ExpansinSe usaran 2 valvulas de expansin modelo: AKV15-1
Velocidad maxima = 0.663 m/s Flujo de masa = 461 kg/h Presin = 7.35
bar
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