Diseño de Cuarto Frio Presentado por: Guillermo Ramírez Montejo #1120872 Richard Jiménez Guerrero #1120933 José García #1121799 Ingeniería Mecánica Colombia, Norte de Santander, Cúcuta Universidad Francisco de Paula Santander 2017 Diseño de Cuarto Frio Presentado por: Guillermo Ramírez Montejo #1120872 Richard Jiménez Guerrero #1120933 José García #1121799 Ingeniería Mecánica Presentado a: Ing. Jorge Granados Aires Acondicionad Acondicionados os Colombia, Norte de Santander, Cúcuta Universidad Francisco de Paula Santander 2017 Tabla De ontenido 1. Introducción Introd ucción .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 4 2. Objetivos Objetivo s ................................. ................ ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... .............................. ............ 5 3. 2.1. Objetivo Específico ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................ ....... 5 2.2. Objetivos Objetivo s Generales .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 5 Marco Teórico .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ..................... ... 6 3.1. Refrigeración Refrig eración .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ................................. ................ 6 3.1.1.. 3.1.1 3.2. Cuarto Frio ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................. 6 3.2.1.. 3.2.1 4. Tipos de refrigeración: refrig eración: .................................. ................ ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 6 Equipo De Refrigeración Refriger ación ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 7 Desarrollo Desar rollo ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 8 4.1.1.. 4.1.1 El Producto .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 8 4.1.2.. 4.1.2 Planteamiento Planteam iento Del Problema ................................. ............... ................................... .................................. ................................... .................... 9 4.1.3.. 4.1.3 Dimensiones Dimensio nes ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................ ....... 9 4.1.4.. 4.1.4 Temperatura Temperat ura Interior ................................. ................ .................................. ................................... .................................... .............................. ............ 9 4.1.5.. 4.1.5 Otras Características Caracter ísticas .................................. ................. .................................. ................................... .................................... .............................. ............ 9 4.1.6.. 4.1.6 Planos del Lugar ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 9 4.1.7.. 4.1.7 Cálculos .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ............................... .............. 13 5. Conclusiones.............. Conclusi ones............................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ......................... ....... 17 6. Bibliografía Bibliog rafía ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ......................... ....... 18 1. Introducción Muchas frutas, vegetales y cárnicos tienen una vida muy corta después que han sido recolectadas a la temperatura normal. El enfriamiento poscosecha remueve rápidamente este calor de campo, permitiendo así periodos relativamente amplios de almacenamiento y ayuda a mantener la calidad hasta el consumidor final, brindando al mercado cierta flexibilidad y permitiendo el aumento en las ventas del producto en un mayor tiempo. El control de la temperatura t emperatura adecuada de almacenamiento es esencial para mantener la calidad del producto fresco. Mediante la construcción y el mantenimiento de los cuartos fríos los productores, empacadores y expendedores pueden reducir substancialmente el costo total proveniente del uso de este tipo de estructuras. En este trabajo se describe la planeación, construcción y cálculo de los requerimientos de energía de las instalaciones de enfriamiento. 2. Objetivos 2.1. Objetivo Específico Diseñar mediante los conocimientos adquiridos, un sistema eficiente de refrigeración que permita la conservación de diferentes tipos de alimentos. 2.2. Objetivos Generales Comprender el funcionamiento y aplicación de los sistemas de refrigeración destinados a la conservación de alimentos. Relacionar los temas vistos en clases con situaciones de la vida cotidiana. 3. Marco Teórico 3.1. Refrigeración La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Es el proceso por el que se reduce la temperatura de un espacio determinado y se mantiene esta temperatura baja con el fin, por ejemplo, de enfriar alimentos, conservar determinadas sustancias o conseguir un ambiente agradable. El almacenamiento refrigerado de alimentos perecederos, pieles, productos farmacéuticos y otros se conoce como almacenamiento en frío. La refrigeración evita el crecimiento de bacterias e impide algunas reacciones químicas no deseadas que pueden tener lugar a temperatura ambiente. La refrigeración consiste en extraer la energía térmica de un cuerpo para reducir su temperatura. Por las propiedades termodinámicas, dicha energía es transferida hacia otro cuerpo. Cabe destacar que el frío propiamente dicho no existe, sino que la temperatura es el reflejo de la cantidad de energía que posee un cuerpo. Los alimentos, las vacunas y distintos productos médicos requieren de un adecuado sistema de refrigeración para ser conservados. De lo contrario, podrían ocasionar un serio daño a la salud de la población. Por ejemplo: la carne cruda debe guardarse en heladeras o neveras; de lo contrario, se pudre. 3.1.1. Tipos de refrigeración: En fin la refrigeración dependiendo de los fines se puede lograr de varios métodos: Mediante un fluido que lleva el calor sin cambio de fase (por ejemplo, en un motor térmico, en el que emplean como refrigerantes aire o agua) Aprovechando el calor de cambio de fase (calor latente) de un fluido, y esto mediante dos sistemas distintos: Evaporando un fluido (normalmente agua) y disipando el vapor en el ambiente exterior (desde el botijo hasta la refrigeración de procesos fabriles, como la producción de electricidad) Mediante la evaporación de un fluido en un circuito cerrado y posterior condensación, por medio de una energía externa, para repetir el ciclo (sistemas de refrigeración de espacios) Otros métodos: como mediante una sustancia fría, antiguamente el hielo y hoy en día la criogenia, con nitrógeno líquido o mezcla de sustancias, como sal común y hielo; mediante un par termoeléctrico que genera una diferencia de temperatura. Por efecto magneto calórico, posibilidad aún en investigación y sin aplicación comercial, que consiste en utilizar el efecto magnetocalórico. 3.2. Cuarto Frio El cuarto frio es el lugar determinado para la manipulación de productos frescos y productos no elaborados. También es uno de los lugares de recepción de mercancías para que posteriormente sean ordenados en las distintas neveras. En cocinas de gran brigada existen cuartos fríos diferenciados de carne, pescados, verduras, cuarto frío para emplatar, cuarto frío de pastelería y cuarto frío para producción. Todos ellos son compartimentos cerrados y cuya temperatura no debe sobrepasar los 16° 1 6° C. El producto agrícola (frutas y hortalizas) es en su gran mayoría perecedero. Después de la cosecha sigue un proceso llamado comúnmente respiración durante el cual los azúcares se combinan con el oxígeno del aire produciendo anhídrido carbónico y agua y despidiendo calor, hasta llegar a la completa maduración del fruto. Al mismo tiempo, los microorganismos que están presentes en los frutos a temperatura ambiente, se alimentan y reproducen a un ritmo exponencial, a medida que se acerca la maduración, destruyendo los tejidos. Se comprobó que si se mantiene el producto cosechado a temperatura menor que la del ambiente, se consigue alargar el período de maduración un tiempo que varía desde 3-4 días hasta 6-8 6 -8 meses, de acuerdo a la especie y a la variedad. La carne de animales (bovinos, porcinos, peces, aves) después de sacrificados no siguen ningún proceso natural salvo el ataque de microorganismos que, atacan los tejidos. La carne deja de asertemperatura comestible enambiente, 2-3 días. También en este caso, manteniendo las carnes a bajas temperaturas, el proceso de deterioro se puede evitar y así consumir la carne varios meses después del sacrificio. 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. 3.2.1. Equipo De Refrigeración El equipo de refrigeración comprende un compresor de gas movido por un motor eléctrico, un intercambiador de calor con un caño en forma de zigzag llamado condensador, otro con caño en forma de serpentín llamado evaporador y una válvula de expansión, todos interconectados por caños de cobre formando un circuito cerrado. En el interior de la cañería se introduce el gas refrigerante por medio de una válvula. El compresor y el condensador están fuera de la cámara frigorífica mientras que la válvula de expansión y el evaporador dentro de la cámara, generalmente sobre el marco de la puerta de entrada. Al trabajar el compresor eleva la presión del gas que llega caliente de la cámara por las calorías que tomó de los productos almacenados. Cuando el gas llega a los valores de presión y temperatura previstas le corresponde al gas pasar por el condensador a la fase liquida emitiendo calor latente de fusión. El condensador está provisto de aletas que transmiten el calor que pasa por las paredes del caño al aire. Si es necesario se instala un sistema de lluvia de agua en circuito cerrado que ayuda a disipar el calor. El largo del serpentín está calculado para que el gas licuado salga del condensador a temperatura ambiente. Pasa entonces por la válvula de expansión, ya en el interior de la cámara, y pierde presión. Al llegar al evaporador el gas esta frío y sin presión. le corresponde volver a su estado gaseoso. Necesita calor latente de evaporación. Éste lo toma del caño de cobre que por ello se enfría y este a su vez toma calor del aire. Con ayuda de un ventilador se establece una corriente de aire caliente de la cámara que pasa por el serpentín del evaporador entregando calorías del aire y de los productos almacenados. El gas llega caliente al compresor completando el circuito. El proceso continúa enfriando el aire y los productos almacenados hasta que la temperatura llega a +/-1 °C más baja que la fijada. Un termostato cierra la válvula de expansión y un presostato cierra la corriente del compresor. Pasado un tiempo la temperatura sube por el calor que pasa por las paredes y por la apertura de la puerta de la cámara. Cuando llega a +/-1 °C más alta que la fijada se abre la válvula y la corriente. El ciclo vuelve a trabajar. 4. Desarrollo 4.1.1. El Producto El melón, Cucumis melo L., es unaenfruta climatérica, que se produce en contiene regiones tropicales, con altos contenidos vitamina C y beta-carotenos. Laprincipalmente pulpa del melón aproximadamente 90% de agua y 10% de carbohidratos y, según criterios microbiológicos, la vida del fruto es de 5 a 15 días a temperaturas de almacenamiento entre 2,2 a 5ºC y una humedad relativa del 95%. 4.1.2. Planteamiento Del Problema Se deberá almacenar en refrigeración 20 toneladas de melón entero para su posterior puesta en venta. 4.1.3. Dimensiones El cuarto tendrá las siguientes dimensiones 85*50 ft contara con una puerta de acceso de 6,6 x 7 pulgadas aislada con poliuretano de 6 pulgadas, Se refrigerara alrededor de 20.000 kg de melón, aproximadamente 40.000 melones diarios. 4.1.4. Temperatura Interior El producto deberá congelarse a 36 °F, en la ciudad ciudad de Cúcuta la zona interior es de de 92 °F y 56 % HR. 4.1.5. Otras Características La empresa tendrá dentro del cuarto a 4 trabajadores durante 3 horas diarias. El melón se guardará en canastas de 40 lb de peso organizadas en estibas con una capacidad de carga de 6614 lb. El cuarto cuenta con 12 lámparas fluorescentes de 100 Watts protegidas con acrílico, las cuales se ubicarán en medio de los pasillos formados por las estibas y con sensores para encenderse solo cuando ingresa el personal. Se utilizaran 2 montacargas GC45K SWB de la marca CATERPILLA LIFT TRUCKS, el cual tiene una potencia de 92,5 HP. Número de Cajas Calor de Respiración del Melón Tiempo de Operación Personal ltura del Cuarto Longitud del Cuarto ncho del Cuarto Iluminación Material islante Montacargas ó ó ( ó) ó ( ó) 4.1.6. Planos del Lugar 92 °F 95 % 86 °F 6,667 36 °F 1067,9 BTU/día * Tonelada 16 Horas 4 trabajadores * 3 Horas diarias 10.5 Ft 84.64 Ft 50 Ft 12 lámparas de 100 Watt (c/u) poliuretano 2 31.28 °F 0.97 BTU/Lb °F 0.48 BTU/Lb °F 4.1.7. Cálculos 5. Conclusiones Diseñamos mediante los conocimientos adquiridos, un sistema eficiente de refrigeración que permita la conservación de diferentes tipos de alimentos. Comprendemos el funcionamiento y aplicación de los sistemas de refrigeración destinados a la conservación de alimentos. Relacionamos los temas vistos en clases con situaciones de la vida cotidiana. 6. Bibliografía https://prezi.com/6a4vgeawif7l/diseno-d https://prezi.co m/6a4vgeawif7l/diseno-de-un-cuarto-frio-para-el-al e-un-cuarto-frio-para-el-almacenamiento-en-refrige macenamiento-en-refrigera/ ra/ https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_frigor%C3%ADfica
