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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA FRIGORÍFICA AUTOMÁTICA D

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by

Anthony Joel

on 27 November 2014

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Transcript of DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA FRIGORÍFICA AUTOMÁTICA D

PRINCIPIO BÁSICO DE REFRIGERACION
CICLO DE REFRIGERACION

ELEMENTOS PRINCIPALES

REFRIGERANTES
Un refrigerante es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otro. Para que un refrigerante sea apropiado y se le pueda usar en el ciclo de compresión-vapor, debe poseer ciertas propiedades químicas, físicas y termodinámicas que lo hagan seguro y económico durante su uso.

El refrigerante ideal no existe, pero de acuerdo a sus aplicaciones y el uso apropiado como refrigerante, la sustancia debería ser químicamente inerte hasta el grado de no ser inflamable, no ser explosivo, no ser tóxico y no deberá reaccionar desfavorablemente con el aceite lubricante del compresor o con cualquier otro material normalmente usado en la construcción del equipo de refrigeración.

Thank you!
OBJETIVOS DEL TRABAJO.
1. Hacer los cálculos necesarios para diseñar y construir una cámara frigorífica capacidad para congelar 2.5 toneladas de papaya norteña con un posible incremento de carga y de esta forma poder conservar la calidad del producto.

2. Profundizar nuestros conocimientos de refrigeración y energía.

CONCLUSIONES:
• Para el correcto diseño o rediseño de instalaciones de refrigeración es necesario el conocimiento de los principios básicos de mecánica de los fluidos, termodinámica y transferencia de calor.
• Para la correcta selección de una sustancia refrigerante es necesario tener en cuenta una valoración económica, de eficiencia energética y mediomabiental.
• Se deben proyectar todas las acciones posibles para disminuir la carga térmica que debe ser capaz de ser eliminada por el sistema de refrigeración.
• No solo basta una correcta selección de la instalación sino se tiene en cuenta el régimen de operación de la misma así como el mantenimiento.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CÁMARA FRIGORÍFICA AUTOMÁTICA DE 2,5OO KILOS DE CAPACIDAD
CLASIFICACIÓN DE LOS REFRIGERANTES SEGÚN SUS COMPONENTES QUÍMICOS
El ciclo básico de refrigeración opera de la siguiente forma:

1. El refrigerante líquido a alta presión es alimentado al tanque recibidor a través de la tubería de líquido, pasando por un filtro desecante al instrumento de control, que separa los lados de alta y de baja presión del sistema.

2. Existen varios instrumentos de control de flujo que pueden emplearse, como la válvula de expansión, la cual controla la alimentacion del refrigerante líquido al evaporador, y por medio de un pequeño orificio reduce la presión y la temperatura del refrigerante. La reducción de presión en el refrigerante líquido provoca que éste hierva o se vaporice, hasta que el refrigerante alcanza la temperatura de saturación, correspondiente a la de su presión.
3. Conforme el refrigerante de baja temperatura pasa a través del evaporador, el calor del elemento a enfriar fluye a través de las tuberías del mismo hacia el refrigerante, haciendo que la acción de ebullición continúe hasta que el refrigerante se encuentre totalmente vaporizado.
4. La válvula de expansión regula el flujo a través del evaporador para mantener el sobrecalentamiento constante, para mantener la diferencial de temperatura que existe entre la temperatura de vaporización y el vapor que sale del evaporador. Conforme la temperatura del gas que sale del evaporador varía, el bulbo de la válvula de expansión registra variación y actúa para modular la alimentación a través de la válvula de expansión, y así adaptarse a las nuevas necesidades. El vapor refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la línea de succión hacia la entrada del compresor. El compresor toma el vapor a baja presión y lo comprime aumentando, tanto su presión, como su temperatura.
5. El vapor caliente, al alcanzar una alta presión, es bombeado fuera del compresor a través de la válvula de descarga hacia el condensador. Conforme pasa a través de éste, el gas a alta presión es enfriado por algún medio externo. Conforme el vapor del refrigerante alcanza la temperatura de saturación, correspondiente a la alta presión del condensador, el vapor se condensa y fluye al recibidor como líquido, repitiéndose nuevamente el ciclo.
Se diferencian cuatro elementos principales en el ciclo de refrigeración por compresión:

• COMPRESOR:
Aspira el refrigerante en forma de gas que proviene del evaporador y lo transporta al condensador aumentando su presión y su temperatura.


• EVAPORADOR:
Es el lugar de la instalación donde se produce el intercambio térmico entre el refrigerante y el medio a enfriar (aire, agua o algo que se desea enfriar)
TIPOS DE EVAPORADORES: inundados y secos.

• CONDENSADOR:
Tiene la función de poner en contacto los gases que provienen del compresor con un medio condensante para licuarlo.


• ELEMENTO EXPANSOR:
Este elemento está localizado cerca del evaporador; la misión de este es de controlar el paso de refrigerante y separar la parte de alta presión con la de la baja presión.


De acuerdo con su composición química, los refrigerantes se agrupan en: CFC, HCFC, HFC, mezclas de los anteriores, e hidrocarburos. A continuación se describen las principales propiedades de cada grupo o familia.
1. CFC o Clorofluorocarbonos
Estas sustancias se han utilizado, además de refrigerantes, también como disolventes en ciertas aplicaciones industriales, como agentes espumantes de estireno y como propelente en los aerosoles. Son excelentes refrigerantes ya que tienen un calor latente de vaporización alto en la gama conveniente de temperatura y presión, una elevada conductividad y una baja viscosidad. Son sustancias muy estables la cual es una de las razones por las cuales tienen una alto potencial de agotamiento de ozono (PAO).

2. HCFC o Hidroclorofluorocarbonos

Tienen propiedades refrigerantes comunes a los de los CFC y son consideradas actualmente como sustancias de transición. Al contar con el Hidrógeno en su molécula disminuye su efecto dañino a la capa de ozono.

3. HFC o hidrofluorocarbonos

Estas sustancias ya no presentan cloro.Noson dañinos para la capa de ozono y tienen un bajo potencial de calentamiento global. El caso del HFC-134ª es idual para reemplazar el CFC-12 en aplicaciones de media y alta temperatura en refrigeración, y en aire acondicionado. Es incompatible con el aceite mineral. Como agente espumante se usa el HFC-11.
APLICACIONES DE REFRIGERACIÓN
• Refrigeración Doméstica
• Refrigeración Comercial
• Refrigeración Industrial
• Transporte Refrigerado
• Aire Acondicionado para confort
• Aire Acondicionado Industrial

CONSERVACION DE ALIMENTOS

1. Principales causas de alteración de los alimentos


Para entender la evolución de las distintas prácticas de conservación de los alimentos es necesario conocer las causas del deterioro y su posible prevención. Entre estas causas podemos distinguir, por su origen, las debidas a agentes físicos, químicos y biológicos.


2. Mecanismos de conservación de los alimentos

Los sistemas de conservación de los alimentos son aquellos que evitan que las alteraciones antes mencionadas puedan llegar a producirse.Se expondrán de forma sintética los tratamientos más generales:
CONCEPTOS
1. Camara frigorifica.
2. Frigorifico de frutas y hortalizas.
-cosecha.
3. Parametros.
-temperatura.
-humedad relativa.
-tiempo.
-enfriamiento rapido.
LA PAPAYA
La piel correosa de la papaya es de color verde oscuro que se torna amarillenta al madurar. La pulpa es compacta, de textura similar a la del melón y de color amarillo, anaranjado o salmón; jugosa (su contenido en agua puede llegar hasta el 90 %), de sabor dulce y perfumado que recuerda a una mezcla entre albaricoque, melón y frambuesa.
PROPIEDADES
 -Digestivas, antiinflamatorias y antisépticas, para combatir la amgidalitis, la faringitis, la artritis o la gota, y de uso externo, en heridas, hematomas y picaduras. Facilita la digestión y calma el dolor e inflamación gracias a la eczima papaína que contiene.

-Combate el estreñimiento.

-Previene cánceres, entre ellos el de pecho, vejiga, colon o cuello del útero, hasta la prevención de la vejez prematura, prevención de la degeneración visual, protección del corazón, o la necesidad de más ingestión de vitamina C en el tabaquismo o alcoholismo.


-Elimina los parásitos intestinales. También ayuda a eliminar las Amebas que son responsables de muchas diarreas crónicas ya que sus semillas frescas son muy ricas en un nutriente llamado Carpasemina.
 La papaya facilita el bronceado gracias a la gran cantidad de Retinina (facilita la acción de la Melanina)
 Baja en calorías y rica en nutrientes.
 Efecto alcalinizante del organismo (ideal para personas con acidosis)
Adecuada para casi todo el mundo, especialmente para personas mayores, niños en edad de crecimiento, mujeres lactantes, fumadores y bebedores.
CONSERVACION
La temperatura ideal para la perfecta conservación de la papaya durante su trasporte y almacenamiento es de entre 8 y 10º C. A esta temperatura y con una humedad relativa en torno al 80-85 % pueden conservarse cerca de 4 semanas sin merma de calidad.
Una vez madurado el fruto, cuando ya ha concluido su proceso de formación, puede conservarse a una temperatura inferior a la anterior, alrededor de 4º C.
Hay que tener en cuenta que temperaturas inferiores a los 8º C. antes de concluir el proceso de maduración son perjudiciales para la fruta. La pulpa se decolora e incluso puede llegar a interrumpirse el proceso de maduración.

DISEÑO TERMICO Y MECANICO
MEDICIONES DE PALLET, CARGAS Y CAMARA FRIGORIFICA

1. Pallet británico (1.2m2)
Dimensiones externas
• Altura: 0.15m
• Largo: 1m
• Ancho: 1.2m




SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE

Los refrigerantes son los fluidos vitales en cualquier sistema de refrigeración mecánica. Cualquier substancia que cambie de líquido a vapor y viceversa, puede funcionar como refrigerante, y dependiendo del rango de presiones y temperaturas a que haga estos cambios, va a tener una aplicación útil comercialmente.


Es una alternativa al refrigerante R 12. Pertenece al grupo de los HCF, al no tener cloro no es miscible con los aceites minerales, pero si es compatible con aceites sintéticos como el poliéster.
Se evapora a -26.4°C a presión atmosférica, pero se prevé su utilización en instalaciones frigoríficas que no tengan una temperatura inferior a -15°C ya que se ha comprobado que a partir de esa temperatura disminuye su eficiencia termodinámica en relación al R-12.

R 134a

CONDICIONES DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA:

• Aplicación de la cámara: Refrigeración de Papayas.
• Temperatura en el medio exterior: 59°F (15°C).
• Temperatura de almacenamiento: 45 °F (7,2 °C).
• Carga eléctrica de luces y motores: 1000 watts (10horas/dia).
• Número de ocupantes de la cámara: 2.
• Peso total del producto almacenado: 2500 kg.

CÁLCULO DE LA CARGA DE REFRIGERACIÓN:
1. FRÍO:

El frío produce una disminución de la velocidad de todos los procesos químicos, metabólicos y de crecimiento de microorganismos. Por lo tanto, un descenso de la temperatura produce un retraso de los cambios en los alimentos durante el almacenamiento que será tanto mayor cuanto más baja sea la temperatura. Es necesario destacar que aún a baja temperatura, hay microorganismos que son capaces de sobrevivir, por lo cual es importante no interrumpir la cadena de frío.
La refrigeración es una técnica de conservación a corto plazo basada en las propiedades del frío para impedir la acción de ciertas enzimas y el desarrollo de microbios. Aquí el alimento se conservará en temperaturas próximas a los 0 grados centígrados, pero no por debajo.


2. CALOR

El efecto del calor se basa en la desnaturalización de proteínas, lo que produce una desactivación de las enzimas, y por lo tanto, la desaparición de los efectos de sus actividades, incluida la paralización y eliminación de los microorganismos. Se puede considerar como uno de los primeros sistemas de conservación de alimentos.

• ESCALDADO
Es un método que se suele aplicar a las frutas y verduras antes de someterlas a otros procesos de conservación como el enlatado, el congelado, etc. Se usa agua o vapor durante pocos minutos a una temperatura de 95-100ºC.

• PASTEURIZACIÓN
Produce una destrucción de los microorganismos dañinos que se encuentren en el alimento. Generalmente se hace de dos formas diferentes: Se usan temperaturas bajas (60-65ºC) durante bastante tiempo (3-4 horas) o bien se usan altas temperaturas (75-90ºC) durante poco tiempo (2-5 minutos).

• ESTERILIZACIÓN
Se usa cuando es necesario conservar el alimento durante períodos más prolongados. Se realiza con alimentos previamente introducidos en recipientes cerrados, que se calientan en un aparato llamado autoclave a temperaturas superiores a los 100ºC o se somete al alimento a temperaturas de 120ºC de calor húmedo y a grandes presiones..

3. MODIFICACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA

Los alimentos que contienen poca cantidad de agua, como las semillas pueden ser bien conservadas. Esto se debe a que la mayoría de los procesos en un ser vivo se realizan en medio acuoso, o utilizando agua como parte de las reacciones. La reducción de la cantidad de agua entonces, es una forma de estabilización del alimento frente a la actividad nociva de enzimas y microorganismos. Los métodos se dividen:
• DESECACIÓN
Cuando la humedad del alimento se disminuye hasta equilibrarla con la del ambiente) y deshidratación (cuando la eliminación es casi total).

• LA LIOFILIZACIÓN
Consiste en someter al alimento a una ultracongelación y a dos procesos de desecación. Es un proceso complicado y por ello resulta caro. Sin embargo, la rehidratación añadiendo agua en el momento de su consumo, permite una rápida recuperación del alimento.

• LA CONCENTRACIÓN
Consiste en eliminar el agua de los alimentos líquidos. Esto se consigue con la evaporación, congelación, prensado mecánico o centrifugado, entre otros procesos.


4. MÉTODOS QUÍMICOS

El aprovechamiento de las propiedades conservadoras de muchas sustancias químicas ha dado lugar a numerosos métodos de conservación.

Se pueden dividir en dos grandes grupos, los métodos que sólo conservan y los que además de conservar, modifican las propiedades sensoriales del alimento.

1) Métodos que no modifican las propiedades sensoriales
Conservantes químicos, sustancias con actividad antiséptica.

2) Métodos que modifican las propiedades sensoriales
• Adición de sales
• Empleo de componentes del humo
• Acidificación por uso de ácidos orgánicos
• Adición de azúcar
• Métodos biológicos: Fermentaciones

5. NUEVAS TECNOLOGÍAS

La demanda creciente de productos alimenticios con características propias de productos frescos, ha introducido nuevas tecnologías en el ámbito de la conservación de alimentos. Así, el uso de radiaciones, tanto ionizante (irradiación), como no ionizante (microondas), altas presiones, campos eléctricos, magnéticos, etc. Estas tecnologías se aplican también al envasado (atmósferas modificadas y controladas, vacíos) y almacenamiento.
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