Diseño de una planta frigorifica

Universidad de Magallanes

Facultad Ingeniería – Departamento de Mecánica

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Ingeniería Civil Mecánica

Proyecto de Refrigeración

Tema: Diseño de una Planta Frigorífica.

Alumnos: Jorge Marín Calisto

                        Alejandro Negrón Negrón

Profesor: Dr. Ing. Humberto Oyarzo Pérez.

Punta Arenas, 09 de Marzo de 2012

INDICE

• Introducción………………………………………………………………….3
• Objetivos……………………………………………………………………..4
• Diseño de la Cámara Frigorífica…………………………………………..5
• Carga Frigorífica…………………………………………………………….5
• Ganancias de Calor…………………………………………………………8
• Dimensionamiento de las Cámaras y Distribución de Productos…..17
• Ciclo de Refrigeración por Compresión de Vapor…………………….20
• Ciclo Real de Refrigeración por Compresión de Vapor………………22
• Selección de Refrigerante..……………………………………………….25
• Balance de Energía…………………………………………………………26
• Selección de Equipos……………………………………………………..34
• Selección de Tuberías……………………………………………………..47
• Conclusión…………………………………………………………………..48
• Referencias………………………………………………………………….49

INTRODUCCIÓN

Una cámara frigorífica es una instalación industrial en la cual se almacenan productos para su congelación o conservación.

La carne de animales (ovinos, bovinos, aves y peces) luego de ser sacrificados, son atacados por microrganismos, que a temperatura ambiente atacan los tejidos, por este motivo la carne deja de ser comestible en dos o tres días. El objetivo que se logra al refrigerar los productos es evitar esta situación.

Algo parecido sucede con los productos agrícolas (frutos y hortalizas), ya que luego de ser cosechados empiezan su proceso de maduración y posterior deterioro (a temperatura ambiente). Al aplicar frio a estos productos se logra alargar el periodo de maduración con un tiempo que varia de 3 a 4 días hasta 6 a 8 meses.

La posibilidad de ofrecer productos agrícolas y ganaderos durante un periodo mas largo de tiempo tiene una importancia alimenticia y económica muy grande.

Gracias a la aplicación de la refrigeración en estos productos se ha logrado prolongar la vida comestible de estos productos.

En el presente proyecto se aplican los conocimientos obtenidos durante el curso de Refrigeración y Acondicionamiento de Aire para el diseño de una planta frigorífica.

OBJETIVOS

Realizar un proyecto de diseño de una Planta Frigorífica, cuya capacidad sea de 20 toneladas de refrigeración, sectorizada por cámaras de conservación (T = -6 °C), y cámaras de congelación (T = -20 °C).

DISEÑO DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA

La planta frigorífica se diseñara utilizando como base algunos datos de producción del frigorífico Simunovic S.A.

CARGA FRIGORÍFICA

La carga frigorífica ya es un dato de diseño (20 TON de refrigeración), debido a esto, solo se dimensionó la cámara frigorífica para determinadas características de funcionamiento.

Para comprobar que nuestra cámara de refrigeración cumplirá con los requerimientos de diseño, se calculara la carga térmica, y con esto la cantidad de carga a refrigerar, para posteriormente dimensionar las cámaras frigoríficas para almacenar dicha carga.

Determinación de la Carga Frigorífica:

La temperatura de condensación: para determinar la temperatura de entrada a nuestro ciclo de refrigeración, debemos considerar las máximas temperaturas registradas en cada mes; para esto, ingresamos a la tabla Nº1 de temperaturas medias y extremas, del año 2010, donde podemos observar que la máxima temperatura registrada para la ciudad de Punta Arenas es de 30º C aproximadamente.

Tabla Nº 1, Temperaturas medias y extremas para Punta Arenas

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La carga térmica y frigorífica es el calor que debe extraerse de la cámara para mantener en ésta la temperatura interior de diseño (que en nuestro caso es de -20 ºC para la cámara de congelación, y -6 ºC para la cámara de conservación).  

El calor extraído se utilizara para enfriar la mercadería de la cámara, y contrarrestar las entradas o ganancias de calor.

Existen una serie de factores que provocan estas ganancias de calor al interior de las cámaras, dentro de los más importantes tenemos ganancias debido a:

1. Personal circulante.
2. Iluminación.
3. Enfriamiento del aire de renovación.
4. Conservación de la mercadería.
5. Paredes del recinto.

Consideraciones

Antes de proceder a realizar los correspondientes cálculos, se hicieron las siguientes consideraciones:

• La cantidad demanda de carga (en nuestro caso, toneladas de carne ovina), y las dimensiones de las cámaras frigoríficas, serán nuestras incógnitas a determinar.

• Esta carga será distribuidas de manera equitativa en cámaras frigoríficas idénticas, con las mismas características (la mitad de la carga se conservará y la otra mitad se congelara), de manera de sustentar demanda puesto que esta disposición le brinda mayor versatilidad a la empresa para disponer de productos en distintos tiempos y cualidades. Es por ello que los cálculos se desarrollaran sólo para una cámara.

• La temperatura considerada como exterior para efectos de diseño fue la máxima registrada en los últimos años que corresponde a 30ºC y la interior (espacio a refrigerar) será de -20ºC.

• Recordemos que el objetivo de esta planta frigorífica es la conservación y el congelamiento de los productos.

GANANCIAS DE CALOR

Ganancias de calor por personal circulante

Considerando que el traslado de los productos y el análisis se realiza al interior de la cámara, se debe considerar al personal que realizará dichas labores. Mediante la siguiente expresión es posible calcular el calor emitido por las personas durante su permanencia en el interior:

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Donde:

 n = corresponde a la cantidad de personas al interior.

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