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Diseño de un tunel
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DISEÑO DE UN TUNEL DE CONGELAMIENTO
DE PESCADO CAPACIDAD: 1500Kg cada 6 horas INTEGRANTES :
• José Álvarez
• Bryan Mojalott
• Rafael Saldívar
• Luis Bastidas
• Jorge Durand
• Pier De La Cruz
Alternativas para realizar el proceso
Figura 1. Congelador de
placas paralela
Figura 2. Túnel de congelamiento
continuo
Figura 3. Túnel de
congelamiento estático
DISTRIBUCIÓN DEL PRODUCTO
Figura 4. Bandejas de acero inoxidable
Figura 5. Racks
Material: acero inoxidable 18/10 AISI 304
Capacidad: 100kg
Dimensiones: 1.3mx1m*0.1mCapacidad: 800Kg
CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA
Las pérdidas de calor que se consideraron en la carga térmica son:
• La carga de transmisión :el flujo de calor a través de las paredes de la cámara
La carga de transmisión depende del material de las paredes y piso, las condiciones del aire dentro y fuera de la cámara.
Datos :
hi= 10 W/m2-°C
ho= 20 W/m2-°C
k(poliuretano)=0.023 W/m-°C
Temperatura de entrada: 25°C
Temperatura de salida: -30°C
• La carga de infiltración por cambios de aire
Se refieren a aquellas que se producen por los cambios de aire a través de las puertas o ventanas de la cámara
El calor de infiltración total se obtiene de la suma del calor de infiltración sensible y el latente.
• La carga del producto
Se obtiene de la suma de:
• Qfresh: es el calor sensible necesario para bajar la temperatura del pescado fresco (kJ/kg)
• Qfreezing: es el calor latente de congelación (kJ/kg)
• Qfrozen: es el calor sensible necesario para bajar la temperatura del pescado congelado hasta la de la cámara (kJ/kg).
Datos:
Calor específico del pescado fresco: 3.43 kJ/kg-°C
Calor latente: 259 kJ/kg
Calor específico del pescado congelado: 1.8 kJ/kg-°C
• Las cargas internas (personas, luces)
Referidas al calor proveniente de las personas y luminarias en el interior de la cámara. Para esta aplicación se considerara nulo ya que mientras este funcionando no habrá personas y las luces estarán apagadas.
• La carga del equipo de refrigeración.
Calor generado por el equipo de refrigeración debido a que para la circulación del aire se utiliza ventiladores.
Para compensar esta perdida se ha considerado un factor de 15%
1.0 CARGA TERMICA POR PAREDES, TECHO Y PISO
Material: 0.015 kcal/h-m-°C
Medidas: 4.00 x 2.50 x 3.50 m 150 mm 35 m3
Temp. Int.: -30 °C -35 °C 35 °C HR: 90% Carga térmica
Techo: 4 m x 2.5 m = 10 m2 x 70 °C x 0.1 = 70.00
Piso: 4 m x 2.5 m = 10 m2 x 60 °C x 0.1 = 60.00
Paredes: 13 m x 3.5 m = 45.5 m2 x 65 °C x 0.1 = 295.75
CARGA TERMICA: 425.75 kcal/h 0.50 kW
2.0 CARGA TERMICA POR PRODUCTO
Calor sensible sobre el punto de congelación:
Producto: Ce: kcal/kg-°C 1.50 Ton
Temp. Ini.: 10.0 °C -2.0 °C 6 h
kg x 12.0 °C x x = 3,825.00 kcal/h 4.45 kW
4 h
Calor latente:
Producto: Cl: kcal/kg 1.50 Ton
Temp. Ini.: -2.0 °C -2.0 °C 6 h
kg = 24,750.00 kcal/h 28.78 kW
h
Calor sensible bajo el punto de congelación:
Producto: Ce: kcal/kg-°C 1.50 Ton
Temp. Ini.: -2.0 °C -18 °C 6 h
kg x 16.0 °C x x = 2,640.00 kcal/h 3.07 kW
4 h
CARGA TERMICA: 31,215.00 kcal/h 36.30 kW
3.0 CARGA TERMICA POR CAMBIO DE AIRE
0 28
CARGA TERMICA: 0 x 28 x 34.65 m3 x = - kcal/h - kW
24 h
1.0 CARGA TERMICA POR PERSONAS
N° Personas: 0 Calor liberado: 400 kcal/h-personas N° de horas: 12 horas/día
CARGA TERMICA: 0 personas x 400 kcal/h-personas x 12 h/día x = - kcal/h - kW
24 h
2.0 CARGA TERMICA POR ILUMINACION
Potencia: 0 kW N° de horas: 0 horas/día
CARGA TERMICA: 0 kW x 860 kcal/h/kW x 0 horas/día x = - kcal/h - kW
24 h
3.0 CARGA TERMICA POR OTROS EQUIPOS
Potencia: 0 HP Carga térmica: 740 kcal/h/HP N° de horas: 12 horas/día
CARGA TERMICA: 0 HP x 740 kcal/h/HP x 12 horas/día x = - kcal/h - kW
24 h
* CARGA TERMICA TOTAL = 31,640.75 kcal/h 36.79 kWFactor de seguridad: 15%
= 36,386.86 kcal/h
= 42.31 kW
Temp. Ev.: Temp. Ext.:
CALCULOS DE CARGA TERMICA - TÚNEL
Poliuretano Conduct.:
Espesor: Volumen:
kcal/h-m2-°C
kcal/h-m2-°C
kcal/h-m2-°C
Hidrobiologicos 0.85 Cantid.:
Temp. final: Tiempo:
Temp. final: Tiempo:
Carga térmica prod.: 1500 1 kcal/kg-°C
Hidrobiologicos 66.00 Cantid.:
0.85
kcal/kg
4
Hidrobiologicos 0.44 Cantid.:
Carga térmica prod.: 1500 x 1 x 66.00
Temp. final: Tiempo:
Carga térmica prod.: 1500 1 kcal/kg-°C
Cambios de aire: veces/día Ce aire: kcal/m3
0.44
1
1
1
CARGA TERMICA TOTAL
veces/día kcal/m3 1
1.0 CARGA TERMICA POR PAREDES, TECHO Y PISO
Material: 0.015 kcal/h-m-°C
Medidas: 4.00 x 2.50 x 3.50 m 150 mm 35 m3
Temp. Int.: -30 °C -35 °C 35 °C HR: 90% Carga térmica
Techo: 4 m x 2.5 m = 10 m2 x 70 °C x 0.1 = 70.00
Piso: 4 m x 2.5 m = 10 m2 x 60 °C x 0.1 = 60.00
Paredes: 13 m x 3.5 m = 45.5 m2 x 65 °C x 0.1 = 295.75
CARGA TERMICA: 425.75 kcal/h 0.50 kW
2.0 CARGA TERMICA POR PRODUCTO
Calor sensible sobre el punto de congelación:
Producto: Ce: kcal/kg-°C 1.50 Ton
Temp. Ini.: 10.0 °C -2.0 °C 6 h
kg x 12.0 °C x x = 3,825.00 kcal/h 4.45 kW
4 h
Calor latente:
Producto: Cl: kcal/kg 1.50 Ton
Temp. Ini.: -2.0 °C -2.0 °C 6 h
kg = 24,750.00 kcal/h 28.78 kW
h
Calor sensible bajo el punto de congelación:
Producto: Ce: kcal/kg-°C 1.50 Ton
Temp. Ini.: -2.0 °C -18 °C 6 h
kg x 16.0 °C x x = 2,640.00 kcal/h 3.07 kW
4 h
CARGA TERMICA: 31,215.00 kcal/h 36.30 kW
3.0 CARGA TERMICA POR CAMBIO DE AIRE
0 28
CARGA TERMICA: 0 x 28 x 34.65 m3 x = - kcal/h - kW
24 h
1.0 CARGA TERMICA POR PERSONAS
N° Personas: 0 Calor liberado: 400 kcal/h-personas N° de horas: 12 horas/día
CARGA TERMICA: 0 personas x 400 kcal/h-personas x 12 h/día x = - kcal/h - kW
24 h
2.0 CARGA TERMICA POR ILUMINACION
Potencia: 0 kW N° de horas: 0 horas/día
CARGA TERMICA: 0 kW x 860 kcal/h/kW x 0 horas/día x = - kcal/h - kW
24 h
3.0 CARGA TERMICA POR OTROS EQUIPOS
Potencia: 0 HP Carga térmica: 740 kcal/h/HP N° de horas: 12 horas/día
CARGA TERMICA: 0 HP x 740 kcal/h/HP x 12 horas/día x = - kcal/h - kW
24 h
* CARGA TERMICA TOTAL = 31,640.75 kcal/h 36.79 kWFactor de seguridad: 15%
= 36,386.86 kcal/h
= 42.31 kW
Temp. Ev.: Temp. Ext.:
CALCULOS DE CARGA TERMICA - TÚNEL
Poliuretano Conduct.:
Espesor: Volumen:
kcal/h-m2-°C
kcal/h-m2-°C
kcal/h-m2-°C
Hidrobiologicos 0.85 Cantid.:
Temp. final: Tiempo:
Temp. final: Tiempo:
Carga térmica prod.: 1500 1 kcal/kg-°C
Hidrobiologicos 66.00 Cantid.:
0.85
kcal/kg
4
Hidrobiologicos 0.44 Cantid.:
Carga térmica prod.: 1500 x 1 x 66.00
Temp. final: Tiempo:
Carga térmica prod.: 1500 1 kcal/kg-°C
Cambios de aire: veces/día Ce aire: kcal/m3
0.44
1
1
1
CARGA TERMICA TOTAL
veces/día kcal/m3 1
RESULTADOS
• Se obtiene una carga térmica total de 42.35 KW
Datos de entrada para el diseño del túnel de congelamiento:
• Capacidad: 1.5 toneladas de pescado
• Tiempo de congelamiento: 6 horas
• Temperatura de ingreso de producto: 10°C
• Temperatura de salida de producto: -30°C
SELECCIÓN DE COMPONENTESUNIDAD CONDENSADORA
Parámetros de selección
• Tipo de Unidad condensadora: Estándar
• Tipo de refrigerante: R-404ª
• Temperatura de referencia para la selección: Temperatura media del refrigerante por ser una mezcla
• Tipo de compresor: Sólo compresor sin variador de frecuencia
• Potencia Frigorífica: Carga Térmica hallada en la memoria de cálculo (42.3KW)
• Temperatura de evaporación: -35 °C
• Temperatura Ambiente: 20°C
• Frecuencia de la Red 100%
Se seleccionará Unidad Condensadora Bitzer LH135E/SHE-28Y-40P
UNIDAD EVAPORADORA
Catálogo Intercal para modelos de baja temperatura
24.4kw -> 20.979kcal/h
Cuadro para selección de evaporador
Cuadro de rendimiento para distintas condiciones de trabajo
Se seleccionará Evaporador Intercal EVC 8 – 503/130
DIAGRAMA P-H DEL PROCESO DE REFRIGERACIÓN
1
23
4
Punto T(°C) P(bar) v( m3/kg) h(kJ/kg)
1 -25 1,66 0,1217 354,937
2 47,5 14,16 0,0153 400,773
3 19,7 14,16 0,0153 229,334
4 -25 1,66 0,1217 354,937
SELECCIÓN DE DIAMETRO DE TUBERIAS• Para la selección de diámetro de tuberías se utilizará ASHRAE 2006 Refrigeration,
Ch. 2. En el cual se utilizarán las tablas de línea de succión, línea de descarga y línea de líquido.
• En nuestro caso, el túnel tiene una carga térmica de 43kW y una temperatura de evaporación de - 35°C. Por lo que se escoge de la tabla una tubería de diámetro 42mm. Como la caída de presión permisible debe ser causar una caída de temperatura menor a 1 K. Se deberá realizar el siguiente cálculo:
• La longitud de tubería es de 2.5m.
• Al haber sólo un codo, y la tubería ser de 42mm de diámetro, se considera la longitud efectiva igual a 0.8m. Por lo que la longitud total será 3.3m.
• Al ser Δt igual a 0.02K/m, la longitud total 3.3m, la carga real 43kW y la carga según la tabla 64.15kW. Con estos datos se utiliza la siguiente formula.
• Por lo que resolviendo se tiene que:
• Y cumple la condición, por lo que se usará para la línea de succión una tubería de cobre de diámetro 42mm.
• La línea de líquido se hallará de la siguiente manera:
• De la tabla del ASHRAE para el refrigerante 404a, se tiene un diámetro de 28mm.
• Para finalizar, la línea de succión del compresor estará definida mediante la temperatura de evaporación y la carga térmica. Por lo que se tiene que el diámetro establecido será de 105mm.
MONTAJE
Sujeción del panelUnión entre pared y techoSujeción al suelo
• Propiedades del poliuretano