INTEGRANTES: SAYLA LISBETH CONDORI LIZARASO ROSALINDA JAKELYN TRIVEÑO CHECYA

CURSO: TECNOLOGIA DE FRIOTEMA: CALCULOS PARA LA ELABORACION DE CAMARA DE FRIO

FICHA TÉCNICA DE LA FRUTA MANZANA MALUS “RED DELICIOUS”

Destinada consumo fresco en Fresco.La fruta es Perecedero

Gran fuente de:Vitaminas A, B6, vitamina C, K, E, potasio, fósforo, calcio, hierro y ácido fólico.

Descripción:

Es un fruto de buen tamaño, de color rojo más o menos intenso, con un punteado amarillo, carne

azucarada, jugosa, ligeramente dulce y muy aromática. Es sensible al moteado, araña roja y

pulgón lanígero. Fruto de excelente conservación.

Tamaño: Expresado en diámetro mínimo 6.6 cm. sin máximo establecido medido en la parte más

ancha de la fruta. Aquellas frutas que sobrepasen 166 g. deberán venir clasificadas por aparte de

tal forma que se perciba homogeneidad.

Recolección en septiembre-octubre.

Calibre: 88,100, 113, 125,150, 163, 175, 198,216

Tabla 1: tamaño y peso de la manzana

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL PRODUCTO:

Color: Rojo

Olor: Agradable

Sabor: Dulce.

Textura: Lisa dura

Empaques y presentaciones:

Conservar en un lugar fresco y sombreado.

Vida útil esperada:

Hasta 5 días, con Cadena de frío (2ºC)

Temperatura de almacenamiento.

Refrigeración: Desde 1ºC hasta 20ºC

Temperatura Óptima: 1 – 3 °C

Humedad relativa: 85 – 90 %

Ambiente

Fresco

Congelación

NO

CÁMARA FRIGORÍFICA

Calibre Extra grande Grande Mediano Chico

Diámetro (mm) Mayor a 80 72 a 80 68 a 72

Menor 68

Peso (gr)Mayor a 190

170 a 190

130 a 170

100 a 130

Es una instalación industrial en la cual se almacenan carnes o vegetales para su posterior comercialización.

La posibilidad de ofrecer los frutos y las carnes durante un período más largo tiene una importancia alimenticia y económica muy grande. Para ello se almacenan los productos en cuartos frigoríficos a temperatura apropiada que permite ofrecerlo al consumidor mucho tiempo después de la cosecha. Hay tablas que indican a qué temperatura y humedad relativa y cuál es el tiempo máximo que es necesario mantener cada uno antes de enviarlos al mercado.

Seleccionamos el evaporador cúbico AIRCOIL serie “DE” 17E-S, paso de aleta 8mm, deshielo eléctrico.

Conservación para manzanas

Las manzanas no sólo son las frutas almacenadas más importantes por el tonelaje, sino porque su tiempo medio de almacenaje en cámaras frigoríficas es considerablemente superior al de otras frutas.

Para la mayoría de las variedades de manzanas, la temperatura de la cámara frigorífica es de -1 grado C. Esta temperatura está 1 grado C por encima del punto de congelación superior (-2 grados C).

Algunas variedades de manzanas conservadas a -1 grado C. desarrollan procesos fisiológicos que afectan su vida de almacenamiento y su comercialización.  Sin embargo, si las temperaturas de almacenamiento se mantienen a 4 grados C

A menudo se usa una temperatura próxima a los 2 °C. El daño por enfriamiento es el término aplicado corrientemente a las perturbaciones que tienen lugar  a bajas  temperaturas cuando no interviene la congelación.

Las principales perturbaciones se clasifican como daños por enfriamiento en las manzanas:

Escaldadura blanca: Rotura empapada, núcleo marrón, bronceada interno. La gama de vida en almacenamiento de las manzanas en las cámaras frigoríficas depende de la variedad de la misma, de su cultivo, de la duración del almacenaje en la cámara frigorífica antes de su comercialización, y de la disponibilidad de espacio del almacén a diferentes temperaturas.

El almacenamiento en “atmósfera controlada” proporciona importantes ganancias al extender la vida comercial de ciertas variedades de manzanas. Se elimina el daño por enfriamiento elevando su temperatura en la cámara frigorífica a los 4 °C y modificando la composición de la atmósfera.

Tabla N° 3: Los principales valores nutricionales de la manzana son los siguientes por cada 100g:

• Agua 84 g.• Calorías 59 kcal.• Carbohidratos 15 g.• Proteínas 0.19 g.• Fibras 2.7 g.• Lípidos 0,4 g.• Potasio 115 mg.• Calcio 7 mg.

.Fósforo 7 mg.• Magnesio 5 mg.• Azufre 5 mg.• Hierro 0,18 mg.• Vitamina B3 (Niacina) 0, 17 mg.• Vitamina A 53 U.I.• Vitamina E 0,4 mg

CARACTERISTICAS DE LA MANZANA

Forma: Son pomos por lo general de forma ovoide, a veces alargada o redonda, que esconden numerosas semillas de color pardo en su interior. Su piel es casi siempre brillante y lisa.

Tamaño y peso: Las manzanas más comercializadas son aquellas cuyo calibre va desde los 75 milímetros hasta los 85 o más. y su peso oscila desde 170 gramos hasta 250 gramos.

Color: Los diferentes colores de la piel hacen que se diferencien las frutas en cuatro grupos: verdes, rojas, amarillas y bicolores. Todas ellas con sabores, aromas y calidad de su carne diferentes.

Sabor: La pulpa puede ser dura o blanda, pero siempre refrescante y jugosa, su sabor va desde el muy dulce al muy ácido pasando por toda una mezcla de gustos acidulados y azucarados. La carne es más o menos aromática según la variedad. La manzana es una fruta que llama la atención en los mercados porque se puede encontrar casi todo el año en unas magníficas condiciones de calidad y lista para ser consumida. Esto es posible gracias a las buenas prácticas de manipulación y conservación del alimento que existen hoy en día. Después de su recolección, a las manzanas que van a ser almacenadas se les aplican diversos métodos de conservación, como el enfriamiento rápido de la fruta, el almacenaje en cajas con películas plásticas y la refrigeración controlada, que reducen la pérdida de agua y evitan que la piel de la manzana se arrugue.

Madurez: Etapa de la fruta, en la cual se ha desarrollado color, sabor, textura y aroma característicos de la variedad y que cumple con los requisitos mínimos de sólidos solubles totales (azúcares) y de resistencia a la penetración.

Madurez fisiológica o punto sazón: La maduración de las frutas es más susceptible, en condiciones apropiadas, de seguir transformándose y alcanzar la madurez de consumo. En este período las frutas pueden ser cosechadas, pero si el corte se efectúa antes y la maduración se vuelve muy irregular.

Madurez de consumo: Estado fisiológico en el cual la fruta presenta las características físicas, químicas y sensoriales apropiadas para ser consumida.

Sobre madurez: En la fruta ya no se presenta el sabor característico de la variedad, la textura de la pulpa es harinosa y firmeza inferior al mínimo requerido.

Daño entomológico: Son causados por las actividades propias de los insectos como alimentación y picaduras.

Daño microbiológico: Son causados por hongos, bacterias, levaduras o virus.

Daño mecánico: Son causados por la manipulación inadecuada de las frutas durante la cosecha y post cosecha de las mismas.

Daño meteorológico: Son ocasionados por diversos fenómenos atmosféricos, como granizo, lluvia, viento y heladas.

Daño por granizo: Se produce por la acción del granizo y se presenta como daños múltiples en la superficie y/o pulpa.

Daño por frío: Puede ser ocasionado por refrigeración deficiente. Se manifiesta de diversas formas, tales como decoloración, oscurecimiento externo e interno, reblandecimiento; daño por heladas, en campo, que produce corona de hielo.

Deformación: Consiste en la alteración de la forma de las frutas con relación a la que corresponde a su especie o variedad.

Variación de color: Consiste en la formación de áreas en la cáscara con colores diferentes a los que corresponden a una fruta, según su estado de madurez, especie o variedad.

Pudrición: Es la destrucción y descomposición de las células y tejidos de la fruta, con producción de olores y sabores extraños ocasionados por la invasión de microorganismos.

Pudrición seca: Pudrición ocasionada por la invasión de hongos. Pudrición blanda: Pudrición ocasionada por la invasión de bacterias.

Magulladuras: Reblandecimiento, compresiones, ligaduras fuertes en los envases u otras causas.

Picaduras: Son heridas más o menos profundas ocasionadas por medios mecánicos o por depredadores como aves, roedores u otros.

Madurez: Las manzanas deben haber completado su desarrollo fisiológico y presentar el color, sabor, textura y aroma característicos de la variedad. En las variedades rojas y bicoloreadas o parcialmente rojas, el contenido mínimo de sólidos solubles totales debe ser de 11 % y la firmeza de la pulpa o resistencia a la penetración de 5,0 kg (11 Libras), como mínimo; para las variedades amarillas, amarillas chapeadas y verdes el contenido mínimo de sólidos solubles totales debe ser de 12 % y la firmeza de la pulpa de 4,5 kg (10 Libras).

DISEÑO DE UNA CÁMARA DE REFRIGERACIÓN

2.1. Especificaciones del fruto

Masa unitaria : 200g.

Densidad : 1000 Kg/ m3

Masa total : 6x 0.2 Kg. =1.2 Kg.

Figura Nº 4. Esquema de diseño del pallet

DISEÑO DEL ESPESOR DEL MATERIAL DE AISLAMIENTO EN LAS PAREDES,

TECHOS Y SUELO.

El coeficiente global de transferencia de calor “U” o su inverso pueden ser determinados una

vez conocidas las diferentes resistencias de transmisión de calor que presenta las diferentes

capas que constituyen el aislamiento del recinto frigorífico.

3.1. Cálculo para las paredes:Calculo del aislamiento

Coeficiente de transferencia de calor Por convección desde el aire a la pared en el sitio caliente. αe = 25 Kcal/ m2 h °C

Coeficiente de transferencia de calor por convección Desde el aire a la pared en el sitio frio (interior almacén).- αi = 15 Kcal/ m2 h °C Conductividad térmica del aislante.- λa = 0.035 Kcal/m h ºC Conductividad térmica del ladrillo macizo.- λb = 0.7 Kcal/m h ºC Grosor del ladrillo δb = 0.1 m Grosor del aislante δa = ¿?

El coeficiente global de transferencia de calor será: Temperatura exterior.- te = 32 °C Temperatura interior.- ti = 2 °C

1.33 m

1.5 m

0.17 m

0.19 m

0.19 m

0.19 m

0.19 m

0.19 m

0.19 m

0.19 m

1U

= 1αe

+δ a

λa

+δb

λb

+ 1α i ................................(1)

Por otra parte: q = 8 kcal/ (m2h) = U (32-2) ºC

U = 0.27kcal/ (m2h ºC)

Reemplazando en la formula (1) se tiene:

10.27

= 125

+ δ a0.035

+ 0.10.7

+ 115

10.27

− 125

−0.10.7

− 115

= δ a0.035

δ a=0.12m

Comprobando: q = 0.266 x 30

q = 6.78 kcal/(m2h)

3.2. Cálculo del aislante del techo:

Tex = 32 ºCTi = 2 ºCαe = 15 Kcal/ m2 h °Cαi = 15 Kcal/ m2 h °C

El coeficiente global de transferencia de calor será:

1U

= 1α e

+ δ aλ a

+ 1α i

………………..(2)

1U

= 125

+ δ a0.035

+ 115

Dónde: q = 8 Kcal/ m2 h °C

U = q

ΔT= 8

32−2=0.266 Kcal /m2h°C

Reemplazando en (2)

10.266

= 115

+ δ a0.035

+ 115

δ a=0.126 m

El valor del espesor comercial es 15 cm, entonces, el valor de “U” para dicho espesor comercial será:

Aislante para techo (poliestireno expandido)

Exterior

Interior

Aislante

1U

= 115

+ 0.150.035

+ 115

U=0.225 kcal /m2 h° C

Comprobando: q = 0.33 (32-2)q = 9.9 kcal /m2 h

3.3. Cálculo del aislante del techo:

Para ello se le calculará también una barrera de vapor, ya que de ella depende no causar problemas en las instalaciones del lugar donde se encuentra la cámara.

Se considera las siguientes temperaturas y coeficiente de transmisión de calor por convección:

te = 32 °C ti = 2 °Cδa = ¿?

&h = 0.10 m (losa de hormigón) αe = 2 Kcal/ m2 h °C Y h= 0.7 Kcal/ m h °C

αi = 15 Kcal/ m2 h °C &h = 0.05 m (losa de hormigón)Y h= 0.7 Kcal/ m h °C

LUEGOq=8 Kcal /m2h U (18-2) = 16 ºC

U =8 Kcal /m2h16 ºC

=0.5 Kcal /m2 hºC

Gráfico Nº1. Detalles del suelo con aislamiento para bajas

temperaturas

Lasa de hormigón de reparto de cargas

Material aislante

Vacio sanitario

Estructura de hormigón

Barrera de vapor

LUEGO REEMPLAZANDO

10.5

=12+ 0.1

0.7+

δ a

0.035+ 0.05

0.7+ 1

15

δ a=0.042m

El valor de la “U” para dicho espesor será:

1U

=12+ 0.1

0.7+0.047

0.035+ 0.05

0.7+ 1

15

U=0.047 Kcal /m2 h

El almacenamiento de los mangos tardara en un día en llenarse.

El almacenaje se realizara en el mes de diciembre.

Algunos datos adicionales del almacén:

Temperatura del medio ambiente promedio es de 32 ºC La temperatura interior es de 2ºC Volumen de la cámara es de 41.108m3

Calculo de la superficie del suelo y techoA = 2 (largo x ancho)A = 2(2.88 x 5.42)A = 31.2192 m2

Calculo para la superficie de las 4 paredes:A = 2 (altura x largo)A = 2 (2.610 x 2.88)A = 15.034 m2

A = 2 (altura x ancho)A = 2 (2.610 X 5.42)

A = 28.2924m2

Superficie total de la cámara, paredes, suelo y techo:

AT = 31.2192 m2 + 15.034 m2+ 28.2924 m2

AT =74.5456 m2

CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DEBIDO A PERDIDA POR TRANSMISIÓN DE

CALOR POR PARED.

Q1 = USΔT

Dónde: U = coeficiente global de transmisión de calor

S = superficie en m2

ΔT = diferencia de temperatura (exterior, interior).

Q1=0.266Kcal

m2 hx74.5456 x (32−2 ) ºC

Q1=16061,59Kcal

h

CONVERSION

Q1=16061,59Kcal

hx 0.001163

KwKcal /h

=18.67 Kw

Q2 = calcular la carga térmica debido a necesidades por la renovación de

aire.

Q2.1 = caudal de la carga térmica debido a las necesidades de

renovación.

Q2.1 = mΔH = (ρ · v)( ΔH) · n

Dónde: n = número de renovaciones del aire por día

v = volumen del recinto en m3

Q2.1 = 12.852m3x0.1123Kg m-3 x 1 día/24horas. (12.852)Kcal/kg

Q2.1 = 0.772 Kcal/Kg.

Q2.2= cálculo de la carga térmica debido a las renovaciones

equivalente del aire.

Q2.2 = ma x ΔH x d = (v ρ d) ΔH

X = 12.852 ºC

Q2.2 = (40.74 m3 x 0.1123 Kg/m3) x 12.852

24 h

Q2.2 = (2.449 Kcal/h = 0.0028 Kw.

Q2 = Q2.2 + Q2.1

Volumen de la cámara Procesamiento diaria T= 70 ºC

40 15

40.74 X

50 13

Q2 = 0.0028 Kw + 0.772Q2 = 0.7748 Kw

Q3 = Calculo de las cargas térmicas debido a las perdidas por refrigeración del punto del producto.

Q3 = Q3.1 + Q3.2+ Q3.3

Para este cálculo se tomara en cuenta los siguientes aspectos: Refrigeración o no del producto. Tiempo en el que debe ser refrigerado o congelado el producto. Cantidad de producto a refrigerar.

Q3.1 = carga térmica debida a la refrigeración del producto en Kcal/día.

Q3.1 = mCp(T1-Te)

Donde :m = masa del producto a refrigerar (kg/día)Cp = calor especifico del producto antes de su

refrigeración (Kcal/KjºC).T1 = temperatura entrada del producto.Te = temperatura de refrigeración.

Q3.1 = 2000 kg/24horas (0.94kcal/kg) (32-5)ºCQ3.1 =2115 Kw/hQ3.1 =2.4597 Kw

Q3.2 = carga térmica de refrigeración del productoQ3.2 = m x LR

Donde:LR= calor latente de refrigeración.

Q3.2 = (2000kg/24horas)(72 kcal/kg)Q3.2 = 6.978 Kw.

Q3.3 = carga térmica de enfriamiento del producto desde la Temperatura de refrigeración hasta la temperatura de Conservación en estado de refrigeración.

Q3.3 = mx Cp2 (TR-TF)

Donde Cp2 = calor especifico del punto después de su refrigeración

(Kcal/Kg)TR = temperatura de refrigeración del productoTF = temperatura de conservación del producto en estado de

refrigeración.

Q3.3 = (2000 kcal/24h)(0.4)(8-2)

Q3.3 = (200 kcal/h) = 0.233 Kw

Q3= Q3.1 + Q3.2 + Q3.3

Q3= (2.4597 Kw) + (6.978 Kw) + (0.233 Kw)Q3= 9.6707 Kw.

Q4 = caudal de la carga debida a las necesidades de conservación de los Productos.

Q4= mxCrDónde:

m = cantidad de producto almacenado en la cámara.Cr = calor de respiración en Kcal /Tn día.

Según el libro de ingeniería del frio (María Teresa), los valores de calor de respiración, Cr de frutas y verduras, pueden obtenerse de la tabla 11.5 (pág. 427).

Q4= 2 Tn x 286.04 Kcal/Tn día= 572.08 Kcal/hQ4 = 572.08x0.001163Q4 = 0.6653

Q5 = calculo a la carga térmica debido al calor desprendido por ventiladores.

Q5= vxc Donde:

V=volumen de la cámaraC= calor desprendido de los ventiladores (Kcal/ m3 día)

Según algunos autores el calor desprendido por los ventiladores en cámaras de refrigeración es superior a 15 Kcal/ m3 día ( ver libro de ingeniería I en la pag. 431), para ello tomamos el valorde 18 Kcal/ m3

día .

Q5= 40.74 m3x 18 Kcal/ m3diaQ5=733.32 Kcal/hQ5=0.8528Kw

Q6 = cálculo de la carga térmica debido al calor desprendido por circulación de operarios.

Q6=nxcxN Donde:

n= número de personas en la cámara frigorífica. c= calor emitido por cada operario. N= tiempo de permanencia en el interior de la cámara.

Donde “c”, se puede obtener de la tabla 11.6 potencia calorífica liberada por persona en función de la temperatura del recinto frigorífico (pág. 342)

Interpolando:

P 206 Kcal/h

Ahora reemplazamos en la fórmula:Qu7i6 = (5)(206kcal/h)(0.006 h/dia)

Q6 = (6.18 kcal/dia)(dia/24h)Q6 =0.2575 kcal/hQ6 = 0.000299Kw.

Q7 = Cálculo de las cargas térmicas debidas a las necesidades por la Iluminación.

Q7 = 860x PxNQ7 =860(0.00029Kw)Q7 = 0.2571

P= potencia de las dimensiones en Kw con tiempo de funcionamiento corto.

N = tiempo de funcionamiento en h/día.

Q8 = Cálculo de la carga térmica debido a las necesidades por perdidas diversas

Q8 = α(Q1+ Q2 + Q3) ; α = 0.1 -0.15

Q8 = 0.12 (0.622+ 0.7748+9.6707)

Q8 = 1.3281 Kw.

QT = Producción de Frio.Es la suma de las necesidades de frio máximo obtenido de la suma de las 8 Q retenidas a un periodo de 24 horas.

QT = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8

QT =0.622+0.7748+9.6707+0.6653+0.8528+0.000299+0.2171+1.3281

QT = 14.13 Kw.QT =12149.61kcal/h

Qo = producción efectiva.En el caso de refrigeración y congelación, el número de horas en funcionamiento es de 18 – 20 horas/día.

Capacidad = 24 Qt

N

Temperatura del recinto Potencia calorífica liberada por persona

5 206

Capacidad = 24 x12149.61 kcal /h

18h

día

Qo = 16199.48 kcal/h.

Flujo másico del refrigerante:Q t =m𝜟H

.m = Q tΔ H

.m = 12.17kw/142kj/kg

.m= 29161.89

I. CICLO FRIGORÍFICO

Calculo de la temperatura de evaporación.

Las condiciones de conservación de las fresas son:

Temperatura: 5 ºC

HR : 85%

Se elige un evaporador de tubos con aletas con circulación forzada de aire.

La diferencia de temperatura en el evaporador será:

DT = ta,e -te = 7ºC

Te = 5-7Te = -2 ºC

Por lo tanto: Te= -2 ºC

Calculo de la temperatura de condensación.Para las condiciones de funcionamiento de la instalación frigorífica se establece una temperatura de condensación de:

Tcondensacion = Tentrada + 7ºC

Tc = 39 ºC

Utilizando la tabla de propiedades de líquido y vapor saturado para el R-134. Calculamos las presiones:

Pe P (kpa) TTe = - 2ºC Pe -2 Pe = 273.2 Kpa

Pc P (kpa) TTc = 39ºC Pc 39 Pe = 99.8 Kpa

Por lo tanto, el ciclo frigorífico diseñado se muestra en la figura:

En el punto 1

Temperatura (ºC)

Presión(Kpa)

Volumen especifico (V)

(m3/kg)

Entalpiah

(kj/kg)

EntropíaS(Kj/KgºK)

-2 273.2 0.070 45 1.701

Te = -2 ºCP = 2273.2 KpaV e1 =0.070 m3/kgh 1 =45 kj/kgS 1 =1.701 Kj/KgºK

En el punto 2P = 887.8 KpaS2 =1.930 Kj/KgºKTe2 = 40 ºCh2 = 422.6 kj/kg

En el punto 3

Temperatura (ºC) Presión(Kpa)

Entalpiah

(kj/kg)39 998 418

P = 998 Kpah3 =418 kj/kgTe = 39ºC

En el punto 4

h4 = 256 kj/kg

Resumen:

Te = 39 ºC

Te =-2 ºC

P(Kpa)

999

298.5

h3=h4 h2h1 h (kj/kg)

1

23

4

h 1 =398 kj/kg 95.05 Kcal/Kgh2 = 422 kj/kg 100Kcal/Kgh3 = 256kj/kg 61.14Kcal/Kgh4 = 256 kj/kg 61.14Kcal/Kg

V e1 =0.0858 m3/kg

1. Calculo en la potencia del compresor

Producción frigorífica especifica: qo

q0=h1−h4

qo = (95.05- 61.14)

qo = 33.91 kcalkg

Equivalente térmico del trabajo de compresión AT=h2−h1

AT=100−¿95.05

AT=4.95kcalkg

Coeficiente frigorífico

o¿q0

AT

o¿33.91

kcalkg

4.95kcalkg

o¿6.85kcalkg

Potencia frigorífica especifica:

K i=860×K i=860×5.5

K i=4730kcal

Kw−h Potencia indicada teórica

N i ,t=Qo

Kii

N i ,t=21530.5 kcal/h

4730kcal

Kw ºK

N i ,t=4.6 Kw Potencia indicada real

Suponiendo un valor de: ni=0.8

N i , f=N i , j

ni

N i , f=4.60.8

N i , f=5.8 Kw

2. Calculo de potencia eléctrica del motor del compresor

Se supone que

nm=0.8

nt = 0.9

ne.i=0.9

N e ,i=N i , j

nm x nt x net

N e ,i=5.8

0.8∗0.9∗0.9

N e ,i=9Kw