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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