camara de pre enfriamiento y almacenamiento de esparragos

CAMARA DE PRE ENFRIAMIENTO Y ALMACENAMIENTO DE

ESPARRAGOSPRESENTADO POR:

LUSA HUILLCA JULIO CESARDE LA CRUZ HERNANDEZ LEONARDO

El presente proyecto esta orientado a la refrigeración y conservación del espárrago para la agricultura también hay otros puntos importantes que fueron considerados para tener un estudio global acerca del producto y todas sus implicancias con un mejor desarrollo en conjunto para así obtener un proyecto viable.

Además de su utilización en el estado fresco el espárrago puede ser industrializado para su consumo. Las conservas, congelado y deshidratado, constituyen las principales formas de procesamiento de esta hortaliza. En cualquier caso, las condiciones de manejo y almacenamiento previos al procesamiento del espárrago son similares a los mencionados para el espárrago fresco.

¿ POR QUE Espárragos?

Un estudio realizado por la Universidad Agraria de la molina revela que en la regiones del Perú donde se produce en mayor cantidad el esparrago llega a producirse de 8000 a 12000 kg/ha y se realiza de 1 a 2 cosechas al año, en el Perú se produce 120 mil toneladas al año, teniendo Arequipa el 2% de la producción nacional, lo que equivale 2400 ton al año para lo cual se necesitarían aproximadamente entre 200 a 300 hectáreas para cumplir tal demanda.

Esparragos

Por ser un lugar céntrico y estratégico para el acopio del espárrago el cual se produce en zonas aledañas a esta ( Vítor, Santa Rita, Tambo, Mejía y Majes especialmente)

Por ser productora de espárragos Por su accesibilidad a la panamericana sur

lo cual facilita el transporte de nuestro producto hacia nuestros principales consumidores.

Es una zona netamente agrícola

¿Por qué la joya?

En ningún momento nuestras cámaras funcionan con menos del 20% de su capacidad ya que esto ocasionaría daños al sistema de enfriamiento.

Nosotros almacenamos el espárrago a 2°C, una temperatura inferior a 0°C causaría daños por congelamiento al producto.

Durante el almacenamiento el espárrago tiene una húmeda relativa de 95% al 100%.

Consideramos una temperatura ambiente en Arequipa de 24°C como promedio durante los meses de cosecha y almacenamiento. (Anexo)

Arequipa tiene aproximadamente una humedad relativa al 43% (Anexo)

Consideraciones importantes para nuestro diseño

Productos hortofrutícolas compatibles con el almacenamiento del espárrago Acelga Alcachofa Anís Apio Arveja china Arveja verde Betarraga Brócoli Cebolla Cereza Champiñones Col Col de bruselas Colifor

Kiwi Lechuga Maíz choclo Nabo Pastinaca Perejil Poro Rabanito Ruibarbo Rutabaga Salsifí

Daño por deficiencia de oxigeno (02) Niveles de 1-10% de 02 pueden dañar los

turiones causando decoloración del tejido, es poca la posibilidad de que ocurra daño por exceso de CO2 o deficiencia de 02 en condiciones normales de manejo y almacenamiento de espárrago.

Es indispensable pre-enfriar a la brevedad esta hortaliza por debajo de 5ºC temperaturas mayores incrementan marcadamente el ritmo del deterioro de los turiones. A manera, de ilustración se menciona el hecho de que la misma pérdida de calidad ocurre cuando los turiones son expuestos a 26.5ºC durante una hora que a 2ºC durante 14 horas, así mismo, la pérdida de azúcares y de vitamina C del turión ocurre dos a tres veces más rápido a 10ºC que a 0ºC.

Pre-enfriamiento

Existen cuatro métodos de PRE enfriamiento de los cuales para nuestro producto escogeremos el hidroenfriamiento por las ventajas comparativas dadas hacia el mismo.

Ventajas Más rápido que el aire forzado Mayor inversión que el aire forzado Así, por ejemplo, utilizando agua 1ºC se

puede disminuir la temperatura de los turiones de 17ºC a 2ºC en 20-30 minutos, se logra la recuperación de hasta el 3% del peso perdido por el producto desde el momento de la cosecha.

◦ Demanda de 4 toneladas como máximo.◦ Se puede almacenar el espárrago a 2ºC durante 3

semanas como máximo.◦ Una temperatura inferior a 0ºC causan daños por

enfriamiento al producto.◦ El espárrago necesita tener un PRE enfriamiento el cual

le reduce la temperatura del ambiente de la que se encuentra este hasta 4ºc.

◦ Durante el almacenamiento el espárrago tiene una humedad relativa de 95% a 100%.

◦ Se puede usar aire sin necesidad de controlar la atmósfera sin riesgo de daño al producto.

◦ Temperatura ambiente 24ºC.◦ Temperatura relativa del ambiente 42%.

Diseño y selección de componentes de la cámara de pre enfriamiento

Largo : 200 mm 20 mm (180-220)

Diámetro : 18 mm Peso promedio : 70 gr Clasificación : extra, cero daños,

perfectos

Datos del espárrago

Largo : 230 mm Ancho : 700 mm Alto : 530 mm Aproximadamente 39 espárragos por línea y

13 espárragos a lo alto de la canasta Aproximadamente se va obtener 507

espárragos por bandeja

Dimensiones de las Canastas

Cálculo del peso de la bandeja 507 espárragos x 70 gr / espárragos = 35.5

kg

Número de bandejas 4000 Kg. = 112 bandejas 35.5 Kg. /espárragos Capacidad = 4000 Kg. Peso de los espárragos en una bandeja =

35.5

Espacio mínimo entre bandejas : 100 mm Separación de paredes laterales : 850 mm Pasillo central : 3000 mm

Dimensiones internas de la cámara

Largo : (28x230) + 1700 + 100x27 = 10840 mm

Ancho : 4x700 + 1700 + 200 + 3000 = 7800 mm Interior

Altura : = 3000 mm

El volumen de la cámara es 254 m3

Los espárragos a una temperatura de 4ºC van a tener una humedad relativa de 95%, la temperatura ambiente tomada para este caso es de 24 ºC. De la tabla B-5

PARED

Piso

Largo = 11 metros Ancho = 8 metros Alto = 3.6 metros

Dimensiones exteriores de la cámara

Selección de la unidad de comprensión

Selección de la unidad Evaporativa

Selección del condensador

El cual nos indica que se Debe usar un compresor MTZ 125 y no un MTZ 100 como lo habíamos seleccionado con anterioridad.

Las Características para el MTZ 125 SON: C.F = 14.4 kw Potencia = 4.37 kw

Capacidad Refrigerante: 10.5 kw Refrigerante a usar: R –134 a Temperatura de condensación: 35 C Temperatura de evaporación: - 4 C De la tabla del R- 134 a Presión de condensación: 8.5 bar Presión de evaporizaron: 2.5 bar La

Selección de Válvulas de Expansión Termostáticas

Se concluye ubicar la planta en la joya por ser un lugar céntrico y estratégico para el acopio del espárrago

Como el uso del refrigerante R-22 va ser prohibido, por lo tanto nosotros optamos en utilizar el refrigerante ecológico sustituto que viene el R-134 a.

Ya que optamos por el uso de un refrigerante ecológico planificamos nuestro proyecto con un periodo de vida de 15 a más años respetando el protocolo de Montreal ratificado en Copenhague Dinamarca en 1992.

Nosotros pensamos a largo plazo convertir nuestra pequeña empresa en una planta procesadora de espárragos, para cubrir la producción de espárragos en el sur y a su vez fomentar la producción del espárrago de exportación en todo el sur ya que todas las empresas esparragueras se encuentran en el centro y norte del país.

El espárrago necesita un pre enfriamiento a la brevedad posible para disminuirle la temperatura rápidamente por debajo de los 5ºC y así este no pierda sus propiedades

Conclusiones

Dentro de los métodos de pre enfriamiento se opto por el hidro-enfriamiento (hidrocoolyng) por lluvia, ya que es el que mas se adecua a nuestras necesidades

Para tener un espárrago de exportación, el proyecto considero desarrollar sistemas de pre enfriamiento cerca de los lugares de acopio.

En el proyecto no se considero el desarrollo de antecámaras ya que la temperatura de nuestras cámaras no son muy bajas.

La capacidad balanceada de los equipos se sobre dimensiono por que al momento de poner a funcionar nuestros equipos la capacidad calculada aumenta.

Se deberá transportar el espárrago en camiones frigoríficos desde la zona de pre enfriamiento a nuestras cámaras.

CALCULOS PARA LA CAMARA DE CONSERVACION

Dimensiones de las bandejasLargo : 100 mmAncho : 700 mm

Alto : 30 mm Cálculo del peso de la bandeja

120 espárragos x 70 gr / espárragos = 8.4 kg Número de bandejas

4000 Kg. = 476 bandejas 8.4 Kg. /espárragos

Capacidad = 4000 Kg.Peso de los espárragos en una bandeja = 8.4

kg

• Medidas del estante:Ancho : 1000 mmLargo : 4340 mmAltura : 1750 mm • Dimensiones internas de la cámaraLargo : 5340 mmAncho : 4000 mm Altura : 2200 mm

Para el caso de la cámara en la que hemos de conservar los espárragos a la temperatura de 2 ºC con una temperatura de ingreso de 4 ºC y una temperatura del ambiente de 22 ª C, con una humedad relativa de 95%.

Selección Del RefrigeranteTeva= 2-5= 3ºCTcond= 22+11 =33 ªC

Elegiremos el R-134a por ser un refrigerante con bajas presiones de trabajo lo cual da seguridad a los equipos además de tener un ODP=0, lo cual contribuye a proteger la capa de ozono. Una razón es también que presenta un efecto refrigerante considerable lo cual permite un mejor uso.

Corrección De La Temperatura Por Efecto Del Sol

el techo por tiene una corrección de 9ºC según la tabla B-9. La orientación de la cámara es este oeste lo que conduce a una corrección de 4ªC para las paredes.

sin embargo el espesor mínimo para este material es de 7.5 cm, por lo cual nosotros tomaremos el valor de e=8cm.

 Reemplazando este valor en la ecuación anterior se

obtiene• q= 7 W/m2 para el techo, y• q= 5.76 W/m2 en las paredes Multiplicando por el área de cada superficie Qtecho=149.52 WQpared= 236.6 W

• Ganancia De Calor Por Transmision Qtrans= 149.52 + 236.6 + 0.92 = 387.04 w  4.9 Ganancia De Calor Debido A Los

ProductosCalor antes del congelamiento Q= m c (Ti-Tc)Q= 4000 kg x 3.94 KJ/kg K x 2 = 31520 KJ/semana

= 52.1 W 4.10 GANANCIA DE CALOR POR EL EMBALAJEMasa= 0.1 x 4000= 400KgMaterial es el polietileno de baja densidad

Qembalaje= 400kg x 2.3 KJ/kg K x 2 =1840 KJ/semana =3.04 W 4.11 Ganancia De Calor Por Infiltracion De AireDe la tabla B-2 y B-3Q= 47m3 x 14 x 50.6 KJ/m3 = 33294.8 KJ/semana = 55W

Ganancia De Calor Por Respiracion Del Producto De la tabla B-6Q= 4000kg x 11.1 KJ/kg = 44400 KJ/semana = 73.4 W Ganancia De Calor Por Carga Suplementaria Calor liberado por iluminacion interiorUsaremos 4 lamparas de 100 w en un area de 62.45 m2Qilumina= 6.4 W/m2Qilumina= 5.34x 4 x 6.4 W/m2x 12/24 =68.4 W Calor liberado por motoresPotencia aproximada 0.5 HP- 3 HPMotor fuera y ventilador dentro Q=746 W 

Calor liberado por operariosDe la tabla B-4Q= 3 x 285w x 8/24 = 285 W Calor liberado por ventiladoresUn ventilador de 3 KWQ= 3 x 8/24 =1000W Por tanto el calor total Qtotal=

1000+285+746+68.4+73.4+55+3.04+52.1+387.04Qtotal= 2670 W

SELECCIÓN DE COMPONENTES 

• Selección Del Compresor• Teva=3 ºC• Tcon= 33ºC• Q= 2670W •  • De las tablas del equipo BLUE STAR

seleccionamos• El compresor MTZ 022 con una Teva= 0ºC y

Tcond= 40ºC y un efecto refrigerante de 3043 W.

Selección Del Condensador

 • Teva=3 ºC• Tcon= 33ºC• Factores F1= 1.22 compresor abierto• F2 = 1.07 (3500 msnm)• Tdiseño= 33- 22 = 11ºC• Pot unitaria= 940W x 1.22 x 1.07/ 11 = 111.6

W/ ºC = 723.17 BTUH/ºF sin embargo en las tablas que tenemos no hay para el R134a por tal motivo usaremos el catalogo BLUE STAR de condensadores unicamente

De nuestras tablas seleccionamos el evaporador modelo HCZ 018 con una potencia consumida de 1100W

Selección Del Evaporador

Haremos uso de un equipo DANFOS Para ello seleccionamos primero la capacidad

que según el grafico mostrado a continuacion corresponde a uno del tipo 092

Observamos que correponde a 2255W Por tanto el equipo de condensacion DANFOS

sera el LB 4APP serie 092

Selección De La Valvula De Expansion

Nuestro refrigerante es el R-134a • Teva=3 ºC Peva=2.7 bar• Tcon= 33ºC Pcond= 8.5 barSubenfriamiento de 4ºC (lo minimo) • Diferencia de presion = 8.5-2.7-2 =3.8 bar• Conjunto de orificio: un orificio 65B2089• Cuerpo de valvula : tipo TE 5 codigo

68B4009

• Capacidad de selección = 2670/1 = 2670 W• Gama N• Según tablas elegimos el TEN 5 – 3.7 con

una capacidad de 11100W • MOP = 55 psig

Elemento termostatico gama N , 65B3298

Conjunto de orificio: un orificio 65B2089

Cuerpo de valvula : tipo TE 5 codigo 68B4009