Ejercicios De Refrigeracion
lktony5 de Octubre de 2013
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Solución:
1. Temperatura de evaporación del fluido frigoriqeno.
t_(a,e)=3ºC
Al objeto de mantener la HR del recinto, que en el caso del melocotón esta en torno al 85%, la diferencia de temperatura para un evaporador de tubos y aletas con circulación forzada de aire, es igual a: DT = 8ºC.
DT=t_(a,e)-t_e=8ºC; t_e=t_(a,e)-DT=3-8=-5ºC
La cantidad de calor a eliminar en el evaporador:
Q_0=U*A*∆t_ml
8000=40*31,5*∆t_ml,*∆t_ml=8000/1260=6,34ºC
∆t_ml=6,34=((t_(a,e)-t_e )-(t_(a,s)-t_e ))/ln〖((t_(a,e)-t_e ))/((t_(a,s)-t_e ) )〗 =((3+59-(t_(a,s)+5))/ln〖((3+5))/((t_(a,s)+5) )〗 =(3-t_(a,s))/ln〖8/(t_(a,s)+5)〗 ; t_(a,s)=0ºC
2. Tiempo de enfriamiento de la fruta hasta alcanzar la temperatura de régimen en las cargas de Junio y Julio.
1. Carga técnica dedicada a las perdidas por trasmisión por paredes, techo y suelo.
Q_(1,pyt)=0,4*(26-3)Kacl/(m^2 h)*160m^2=1472 Kcal/h*24 horas/dia=35328 Kcal/dia
Q_(1,s)=9/100*(35328)=3179,52 Kcal/dia
Q_1=38507,52 Kcal/dia
2. Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones de aire.
Q_2=50/100*Q_1=50/100*(38507,52)=19253,76 Kcal/dia
3. Carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración del producto y su envase.
Q_3,1=5000*0,9*(23-3)=90000 Kcal/dia
Q_3,2=0,15*5000*0,5*(23-3)=7500 Kcal⁄dia
Q_3=97500Kcal/dia
4. Carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos
Q_4=5,0*61=305 Kcal/dia*24 horas/dia=7320 Kcal/dia
5. Carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores, personal e iluminación.
Q_5=8/100*(Q_1+Q_2+Q_3 )=8/100*(38507,52+19253,76+97500)=12420,90 Kcal/dia
6. Carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas.
Q_6=10/100*∑_(i=1)^(i=5)▒〖Q_i=10/100 (175002,18)=〗 17500,21 Kcal/dia
Carga térmica total a evacuar.
Q_T=∑_(i=1)^(i=6)▒Q_i =(175002,18)=10694,57 Kcal/dia
Debido a que la instalación es solamente capaz de producir 8000 Kcal/h, la carga térmica que la instalación es capaz de evacuar es 28 horas es:
Q_T=8000 Kcal/h*18 horas/dia=144000 Kcal/dia
El tiempo necesario para enfriar la fruta será por lo tanto superior a 1 día.
Mes de Junio.
1er día de funcionamiento de la instalación.
En primer lugar se determina hasta que temperatura se enfría la fruta en el 1er día de funcionamiento de la instalación.
1. Carga térmica debida a las perdidas por paredes, techo y suelo.
Q_(1,pyt)=[0,4*(26-t)] Kacl/(m^2 h) 24 horas/dia*160m^2=1536*(26-t) Kcal/dia=(39936-1536t)Kcal/dia
Q_(1,s)=9/100*=(39936-1536t)=(3594-138,24t)Kcal/dia
Q_1=(43530-1674,24t)Kcal/dia
2. Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones de aire.
Q_2=50/100*Q_1=50/100*(43530-1674,24t)=(21765,12-837,12t) Kcal/dia
3. Carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración del producto y su envase.
Q_3,1=5000*0,9*(23-t)=(103500-4500t)Kcal/dia
Q_3,2=0,15*5000*0,5*(23-t)=(8625-375t)Kcal⁄dia
Q_3=(112125-4875t)Kcal/dia
4. Carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos
Q_4=5,0*61=305 Kcal/dia*24 horas/dia=7320 Kcal/dia
5. Carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores, personal e iluminación.
Q_5=8/100*(Q_1+Q_2+Q_3 )=8/100*(177420,36-7386,36t)=(14193,62*590,90t)Kcal/dia
6. Carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas.
Q_6=10/100*∑_(i=1)^(i=5)▒〖Q_i=10/100 (198933-7977,26t)=〗(19893,3-797,72t)Kcal/dia
Carga térmica total a evacuar.
Q_T=∑_(i=1)^(i=6)▒Q_i =(218826,3-8774,98t) Kcal/dia
La temperatura alcanzada por la fruta el primer día será:
Q_T=8000 Kcal/h*18 horas/dia=144000 Kcal/dia=(218826,3-8774,98t) Kcal/dia⇒t=8,52ºC
En el primer día, la instalación frigorífica disminuirá la temperatura de la fruta has 8,52ºC en las 18 horas de funcionamiento de la misma.
2do día de funcionamiento de la instalación.
1. Carga térmica debida a las perdidas por paredes, techo y suelo.
Q_1=38507,52 Kcal/dia
2. Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones de aire.
Q_2=50/100*Q_1=50/100*38507,52=19253,76 Kcal/dia
3. Carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración del producto y su envase.
Q_3,1=5000*0,9*(8,52-3)=24840 Kcal/dia
Q_3,2=0,15*5000*0,5*(8,52-3)=2070 Kcal⁄dia
Q_3=26910Kcal/dia
4. Carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos
Q_4=5,0*35*24=4250 Kcal/dia
5. Carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores, personal e iluminación.
Q_5=8/100*(Q_1+Q_2+Q_3 )=8/100*(84672,28)=(14193,62*590,90t),70 Kcal/dia
6. Carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas.
Q_6=10/100*∑_(i=1)^(i=5)▒〖Q_i=10/100 (95694,98)=〗 9569,49 Kcal/dia
Carga térmica total a evacuar.
Q_T=∑_(i=1)^(i=6)▒Q_i =105264,48 Kcal/dia
El tiempo necesario para que la fruta alcance esta temperatura es:
N_T=(105264,48 Kcal/dia)/(144000 Kcal/dia)*18 horas=13,15 horas
El número de horas de funcionamiento real de la instalación será:
(13.15 horas)/(18 horas)*24 horas=17,53 horas ≅18 horas
La cámara tarda (24+18)=24 horas en alcanzar dicha temperatura.
Mes de Julio.
1er día de funcionamiento de la instalación.
En primer lugar se determina hasta que temperatura se enfría la fruta en el 1er día de funcionamiento de la instalación.
1. Carga térmica debida a las perdidas por paredes, techo y suelo.
Q_(1,pyt)=[0,4*(29-t)] Kacl/(m^2 h) 24 horas/dia*160m^2=1536*(26-t) Kcal/dia=(44544-1536t)Kcal/dia
Q_(1,s)=9/100*=(44544-1536t)=(4008,96-138,24t)Kcal/dia
Q_1=(48552,96-1674,24t)Kcal/dia
2. Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones de aire.
Q_2=50/100*Q_1=50/100*(48552,96-1674,24t)=(24276,48-837,12t) Kcal/dia
3. Carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración del producto y su envase.
Q_3,1=5000*0,9*(25-t)=(112500-4500t)Kcal/dia
Q_3,2=0,15*5000*0,5*(25-t)=(9375-375t)Kcal⁄dia
Q_3=(121875-4875t)Kcal/dia
4. Carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos
Q_4=5,0*152*24=18240 Kcal/dia
5. Carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores, personal e iluminación.
Q_5=8/100*(Q_1+Q_2+Q_3 )=8/100 (194704,44-7386,36t)=(15576,35-590,90t)Kcal/dia
6. Carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas.
Q_6=10/100*∑_(i=1)^(i=5)▒〖Q_i=10/100 (228520,8-7977,26t)=〗(22852,08-797,72t)Kcal/dia
Carga térmica total a evacuar.
Q_T=∑_(i=1)^(i=6)▒Q_i =(251372,88-8774,98t) Kcal/dia
La temperatura alcanzada por la fruta el primer día será:
Q_T=8000 Kcal/h*18 horas/dia=(251372,88-8774,98t) Kcal/dia⇒t=12,53ºC
En el primer día, la instalación frigorífica disminuirá la temperatura de la fruta has 12,53ºC en las 18 horas de funcionamiento de la misma.
2do día de funcionamiento de la instalación.
1. Carga térmica debida a las perdidas por paredes, techo y suelo.
Q_1=(48552,96-1674,24t)Kcal/dia
2. Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones de aire.
Q_2=50/100*Q_1=50/100*(48552,96-1674,24t)=(24276,48-837,12t)Kcal/dia
3. Carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración del producto y su envase.
Q_3,1=5000*0,9*(12,53-t)=(54900-4500t)Kcal/dia
Q_3,2=0,15*5000*0,5*(12,53-t)=(4575-375t)Kcal⁄dia
Q_3=(59475-4875t)Kcal/dia
4. Carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos
Q_4=5,0*35*24=4200 Kcal/dia
5. Carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores, personal e iluminación.
Q_5=8/100*(Q_1+Q_2+Q_3 )=8/100 (132304,44-7386,36t)=(10584,35-590,90t)Kcal/dia
6. Carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas.
Q_6=10/100*∑_(i=1)^(i=5)▒〖Q_i=10/100 (147088,79-7977,26t)=〗(14708,87-797,72t)Kcal/dia
Carga térmica total a evacuar.
Q_T=∑_(i=1)^(i=6)▒Q_i =(161797,67-9774,98t)Kcal/dia
144000=161797,67-9774,98t;t=2.02ºC
El tiempo necesario para que la fruta alcance esta temperatura es:
N_T=(135472,73 Kcal/dia)/(144000 Kcal/dia)*18 horas=16,93 horas
El número de horas de funcionamiento real de la instalación será:
(16,93 horas)/(18 horas)*24 horas=22,57 horas ≅23 horas
La cámara tarda (24+23)=47 horas en alcanzar dicha temperatura.
PROBLEMA 11.7
Se quiere construir un almacén frigorífico de distribución en producción, ubicado en la zona de Córdoba y cuyas condiciones de operación son las siguientes:
Recepción:
Albaricoques: 10000 Kg/día entre el 1 de Junio y el 20 de Julio.
Melocotones: 25000 Kg/día entre el 20 de Junio y el 10 de Agosto.
Naranjas: 15000 Kg/día entre el 5 de Noviembre y el 18 de Enero.
Toda la fruta debe pasar por cámara en cajas de plástico con los periodos de venta que se indican a continuación:
Albaricoque:
15 de Junio se retiran 110000 Kg.
1 Julio se retiran 100000 Kg.
20 de Julio se retira el resto.
Melocotones:
1 de Julio se retiran 250000 Kg.
20 de Julio se retiran 480000 Kg.
1 de Agosto se retiran 200000 Kg.
25 de Agosto se retira el resto.
Naranjas:
Se retiran
...