metodologia para la evaluacion de sistemas de refrigeracion
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Scientia et Technica Ao XII, No 30, Mayo de 2006 UTP. ISSN 0122-1701 215
Fecha de Recepcin: 31 Enero de 2006
Fecha de Aceptacin: 24 Marzo de 2006
METODOLOGIA PARA LA EVALUACION DE SISTEMAS DE REFRIGERACIONINDUSTRIAL
RESUMENEste articulo muestra una metodologa que puede ser usada en diferentessistemas de refrigeracin. En este trabajo fue aplicada en un combinado
crnico de la Republica de Cuba con resultados satisfactorios, es confiable y
precisa.
PALABRAS CLAVES: Sistemas de refrigeracin.
ABSTRACTThis article shows a methodology which can be used in different system ofrefrigeration. This work was applied in the Cuban meat factory with
successful result. This methodology is reliable and precise.
KEYWORDS: System of refrigeration.
RAL GONZLEZ DE LA CRUZProfesor y Jefe deDisciplina,Universidad de
Camaguey,Cuba.
RICARDO GONZLEZ G.Profesor y Jefe de
Disciplina,Universidad deCamguey,Cuba.
1.
INTRODUCCIN
Actualmente en nuestro pas, existen diversos grupos quese dedican a la investigacin en esta importante rama de
la tecnologa, con vista a mejorar el comportamiento de
los sistemas instalados, buscando vas para incrementar
la eficiencia, evitar los nuevos tipos de refrigerantes y laemisin de gases que puedan afectar la capa de ozono o
favorecer el efecto invernadero.
La industria frigorfica eleva sus perfiles de desarrollo,
y encuentra un amplio campo de aplicaciones.
Convirtindose en una herramienta esencial para la
produccin y el consumo de las bebidas, tales como:jugos, vinos, cervezas, etctera.
Este trabajo se realiz en un combinado crnico de una
empresa cubana , el cual debido al deterioro sufrido enlos equipos del sistema de refrigeracin y la falta de
mantenimiento, algunos de los equipos no han sido
recuperados por la carencia de piezas de repuestos yestas han sido sustituidas por otras pero no con las
condiciones necesarias que requieren mucho de estos
equipos.
Objetivo Principal
Evaluacin tcnica del sistema de refrigeracin delcombinado crnico con la metodologia establecida.
2. PARTE TEORICA
2.1 Cmaras frigorficasUna cmara frigorfica es un recinto donde se almacenan
productos perecederos con el fin de mantenerlos
mediante bajas temperaturas sin que se deterioren.
Aunque pueden tener otros usos como: climatizar unhabitculo, secado de aire y fabricacin de hielo. (2)
En funcin de las prestaciones deseadas, las cmaras
pueden clasificarse en tres grupos:
Cmaras para almacenamiento de productos refrigerados,con temperaturas de 0 a 4 C, para almacenarlos cortos
perodos de tiempo.
Cmaras de congelacin y almacenamiento de productos
congelados de 18 a -30 C, para largos perodos dealmacenamiento.
Cmaras de atmsfera controlada, son cmaras
estancadas, donde adems de temperatura se controlanlos gases de ambiente, incluso aadiendo aditivos como
etileno (eteno) con nitrgeno. En estas cmaras la
temperatura puede ser superior a la de conservacin si seutiliza para someter los productos a un proceso de
maduracin acelerada y desverdizacin o maduracin
artificial. (1)
Segn la NC 15-48/86 las cmaras frigorficas se
clasifican de acuerdo a caractersticas tcnicasconstructivas y su volumen en:
Cmaras frigorficas pequeas con un volumen de 8 a
100 m3.
Cmaras frigorficas medianas con un volumen de 246a1901 m3.
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Cmaras frigorficas grandes con un volumen de 2033 a
9228 m3.
2.2. Posibilidades de ahorro en una instalacinfrigorfica (3, 4, 5, 6)
La necesidad de contribuir con el programa de ahorro
energtico en Cuba (PAEC), hace que las instalaciones
frigorficas presten inters al cumplimiento de medidasencaminadas al uso racional de la energa. Pueden
relacionarse dentro de ellas:
Medidas encaminadas a elevar la eficiencia
termodinmica del ciclo de refrigeracin.
Disminuir la temperatura de condensacin.
Elevar la temperatura de evaporacin hasta valores
compatibles con el tipo de refrigerante y con la
calidad de los productos.
Elevar la eficiencia del equipo de compresin.
Medidas encaminadas a reducir la carga trmica a
satisfacer por el sistema de
refrigeracin disponible.
Tener en cuenta que se cumplan las condiciones de
insulacin.
Reducir la carga por iluminacin.
Reducir la carga trmica por los productos.
Reducir la cantidad de calor del medio exterior.
Medidas Organizativas o de Control
Lograr la adecuada distribucin de los productos,
posibilitando la existencia de canales de aire entre ellos.
Lograr una velocidad ptima del aire dentro del recinto.
Chequear con frecuencia el equipo de ajuste y control,
por ejemplo: termostato, presiostato, etc.
Programar adecuadamente la descongelacin.
Mantener la carga adecuada de refrigerante.
3. DATOS DE PARTIDA (3,6)La potencia requerida por una planta de produccin defro es funcin de una serie de variables tales como el
microclima de ubicacin, tipo, cantidad y tratamiento del
producto, implantacin de aislamiento, condiciones de
explotacin, etc. Ante esta gran cantidad de parmetros
cuya influencia es necesario contabilizar, debenconocerse inicialmente un conjunto de datos que sirven
de base de partida.
Datos de explotacin; en estos grupos se incluyenaquellos datos que se relacionan con el proceso de
funcionamiento de la cmara.
Datos tcnicos; van a agruparse en este la informacin
referente a la completa definicin de una planta.
En funcin de estos datos podr realizarse el balance
frigorfico, como suma de las cargas a que pueda versesometido el local (o conjunto de ellos), cuyo montante
total, en las condiciones ms desfavorables, proporcionan
la potencia de la instalacin. El desglose de las cargas es
el siguiente:
Carga debido al enfriamiento de los productos (y su
embalaje), desde las condiciones de entrada hasta lasptimas de conservacin interna.
Termotransferencia a travs de los cerramientos que
limitan las cmaras.
Enfriamiento y deshumectacin del aire que penetra en lacmara, ya sea este proceso buscado (renovacin), o por
infiltracin en apertura de puertas.
Carga debida a la eliminacin del calor desprendido por
el producto en el perodo de almacenamiento.
Carga debida a los ventiladores de impulsin de aire a
travs del evaporador (caso de circulacin forzada), a las
bombas de frigorfico (refrigeracin indirecta) a las de
frigorgeno (caso de utilizar sistemas de recirculacin delquido a baja presin).
Otras cargas como las que proviene de persona,iluminacin, desescarches, condensacin del vapor sobresuperficies fras, motores internos, etc.(6)
4. DESCRIPCIN DEL FLUJO TECNOLGICODEL PROCESO DE REFRIGERACIN DELCOMBINADO CRNICO
El amonaco lquido sale del tanque recibidor de lnea a
la presin de 13.03 Kgf/cm2 y una temperatura de
aproximadamente 34C. A estas condiciones se trasiegapor una tubera (no aislada), hasta las cmaras o neveras
donde en cada una de estas pasa por una vlvula de
estrangulacin, de donde sale una mezcla bifsica
(lquido - vapor) a una temperatura de -8C y 3.215
Kgf/cm2 de presin, se introduce esta mezcla en el
tanque separador, de modo que los vapores se acumulan
en la parte superior de dicho tanque, mientras que ellquido va a los evaporadores, en los que el amonaco al
absorber el calor, cambia de fase saliendo de stos como
vapor saturado, unindosele a la lnea de vapor
procedente del tanque separador. Estos vapores saturadosse dirigen hacia un tanque que tiene la funcin de retener
el lquido remanente no evaporado en las cmaras y deesta forma permitir que en la lnea de succin del
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compresor solo trasiegue vapores de amonaco. Dichos
vapores succionados por el compresor son comprimidos
hasta la presin de 13.03 Kgf/cm2y 80 C, saliendo hacialos condensadores verticales donde se enfran estos
vapores sobrecalentados de amonaco, hasta alcanzar la
condicin de lquido saturado a la misma presin pero a
una temperatura de 33 C. Este amonaco lquido va
hacia el recibidor de lnea completndose as el ciclo.
Neveras.
Se tienen instaladas 4 neveras de dimensiones11.5 x 6.3 x
4m con un volumen de 174.1m3, una superficie de 219
m2y aisladas con poliuretano de placa en paredes, techosy suelo, las cuales estn destinadas a la conservacin de
los productos crnicos frescos y elaborados.
5. ESTIMACIN DEL BALANCE FRIGORFICO.
Los datos fueron procesados mediante el programa Cam
94 el cual se realiza para condiciones de diseo en estetipo de instalaciones, por lo que los resultados que se
obtienen de su aplicacin nos brindan una informacin
sobre las cargas tericas frigorficas requeridas, es decirasumiendo que el estado tcnico de la instalacin se
encuentra en perfectas condiciones de operacin
(aislantes, paredes, techos, suelo, puertas, juntas, etc. A
continuacin se ejemplifica los resultados de la cmara 1:
Caractersticas constructivas: condiciones de
funcionamiento:
Tipo: cmara de conservacin 16.0 horas defuncionamiento diario
Construccin: de obra Servicio: normal
Dimensiones interiores: Condicionesexteriores:
11.5 x 6.3 x 4m Humedadrelativa: 90.0%
Volumen: 174.1 m3 Temperatura
ambiente: 34.0C
Superficie: 219.4 m2 Condiciones
interiores:Evaporador con ventiladores Humedad
relativa: 80.0%
4 productos diferentes Temperatura
interior: 8.9C
Necesidades trmicas
Prdidas por transmisin.......................................1.13 kW
Prdidas por servicio.............................................0.36 kWPrdidas por infiltraciones....................................1.00 kW
Potencia para enfriar los productos.......................1.10 kWCalor de respiracin..............................................0.0 kW
Potencia para enfriar los embalajes......................0.05 kW
Potencia para enfriar los palets.............................0.05 kWPotencia disipada por ventiladores.......................0.40 kW
Suma de potencia de la primera cmara 4.39 kW
Potencia a instalar en la cmara 8.79 kW
6. TABLAS DE RESULTADOS
Estos resultados obtenidos del programa Cam 94 estncalculados bajo las condiciones de diseo de la
instalacin estn en las tablas 1, 2 y 3.
Prdidas producidas por
cmaratransmi serv infiltr ventilad
Enfriam
de los
productos
Calor
de
respirac
Enfride pa
y
emb
1
2
3
4
1.13
0.91
1.33
1.00
0.36
0.23
0.33
0.25
1.00
0.84
1.00
0.84
0.40
0.47
0.67
0.48
1.10
2.51
3.49
2.37
0.00
0.00
0.00
0.00
0.1
0.2
0.5
0.3
suma 4.37 1.17 3.68 2.02 9.47 0.00 1.2
Potencias por cmara (Kw)
cmara Suma depotencias
Potencia ainstalar
1
2
34
4.39
5.20
7.345.30
8.79
10.41
14.6910.61
Suma de potencias
De la instalacin
Potencia frigorfica
A instalar
22.23 Kw 45 Kw
7. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos de la aplicacin de la
metodologa permiten afirmar que la misma es validapara ser utilizada en sistemas de refrigeracin como el
tratado en este trabajo, aunque tambin puede ser usado
en otros con caractersticas similares y adems secomprob el grado de confiabilidad que tiene los
resultados alcanzados por este mtodo.
8. BIBLIOGRAFA
[1] MARICHAL RIESGO, JORGE E. Plantas frigorficasnavales / Jorge E. Marichal Riesgo, Jorge Prado Cabrera.Ciudad Habana: Ed. Cientfico Tcnica, 1998.[2] PEREZ CARRILLO, BENIGNO. Diseo de instalacionesde cmaras frigorficas / Benigno Prez Carrillo, Jess Guerrero
Strachan Carrillo.Granada:[s.n.], [s.a.] 146 p.Jorge E.Marichal Riesgo. 1988, P.6[3] PINAZO OJER, JOSE MARIA. Clculos en instalacionesfrigorficas / Jos Mar Pinazo Ojer.Valencia: Ed. Servicios
de publicaciones, 1995.438 p.[4] RIABININ, GUERMAN A. Mquinas e instalacionesfrigorficas / Guerman A. Riabinin.C. Habana: Ed. ORBE,[s.a.].403 pp.
[5] STOECKER W. F. Refrigeracin y acondicionamiento deaire / W. F. Stoecker. [s.I]:[s.n.] 1987, 406 p.[6] TORRELLA Alcarraz, ENRIQUE. La produccin de fro /
Enrique Torrella Alcarraz. Valencia: Ed. Servicio de34publicaciones, 1996.376 p.