REFRIGERACION Y

AIRE ACONDICIONADO
TEMA : Diseño de una cámara frigorífica
para la conservación de durazno de
capacidad de 5000 lb.
GRUPO 4
PROFESOR :
ING Huacasi Sanchez Agapito Tibursio
INTEGRANTES :

1. HUAMAN TRUJILLO JOSE

2. RETAMOZO RIVEROS PABLO
3. HUANCA TICONA BUCETICH
4. SUERO VELAZQUEZ RONALD
5. CHAVARRI BENITES JUAN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
 La problemática que se presentó en la producción de los alimentos considerados perecederos fue la
creciente sobreproducción y gracias a los sistemas modernos de obtención y posterior conservación de
estos alimentos como por ejemplo la producción del durazno peruano está cada vez más masificado
que según lo refiere William Daga, especialista en frutales de Sierra y Selva Exportadora: Perú cuenta
con algo de 5.500 hectáreas de durazno que cada año producen entre 40 mil y 50 mil toneladas. Lo
que conlleva adquirir o diseñar instalaciones frigoríficas para su conservación y posterior
comercialización o mejor aún la obtención de productos derivados como mermeladas, jugos etc.
Los productos agrícolas que en su mayoría son perecederos como el durazno después de la cosecha siguen
un proceso llamado respiración durante el cual los azúcares se combinan con el oxígeno del aire
produciendo dióxido de carbono y agua expulsando calor, hasta llegar a la completa maduración del
fruto. Al mismo tiempo, los microorganismos presentes en el fruto a temperatura ambiente, se alimentan
y reproducen a temperatura ambiente a una velocidad exponencial, a medida que se llega a la
maduración destruyendo los tejidos del fruto. Y se comprobó que, si se mantiene el producto cosechado a
una temperatura inferior a la del ambiente, se consigue alargar el periodo de maduración a un tiempo
que varía según el tipo.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN

 Problema general

¿Cómo diseñar una cámara frigorífica para la conservación de 5000lb de durazno en función
de la selección de equipos y las pérdidas de calor?
 
 Problemas específicos

¿Cómo realizar el cálculo de las pérdidas de frío de la cámara, de paredes, puertas y el calor
de luminarias y motores para conservar 5000 lb de durazno a una temperatura menor a la del
ambiente adecuada para su conservación?
¿Cómo seleccionar los equipos adecuados para el sistema de refrigeración de las frutas?
OBJETIVO ESPECIFICO

 Realizar un balance térmico para calcular las pérdidas de frio de la cámara, por
paredes, puertas, calor de luminarias y motores para la conservación de 5000
libras de durazno a una temperatura adecuada para su conservación.
 Calcular y seleccionar los equipos adecuados del sistema de refrigeración para la
conservación de 5000 libras de durazno.
 Diseñar la estructura de la cámara frigorífica para almacenar 5000 libras de
durazno.
 Hipótesis y variables

Hipótesis

Hipótesis general
 Realizar el diseño de una cámara frigorífica de 5000lb ,en base a la selección de equipos y
cálculo de las pérdidas de calor permitirá aumentar la capacidad y conservación del durazno
a una temperatura de 32°F

Hipótesis especifica
 La selección y dimensionamiento de los equipos del sistema de refrigeración aumenta la
capacidad de conservación del durazno.
 El diseño estructural de la cámara frigorífica permite conservar una capacidad de 5000lb de
durazno.
 Operacionalizacion de la variable

Variable Definición conceptual Dimensiones Indicadores Unidad de medida

Selección de equipos Capacidad calorífica (btu/h)

Perdidas de frio Cantidad de frio que se

(btu/h)
La constitución o materialización   pierde

V.I. de una cámara de refrigeración se

Temperatura de aire
Diseño de una cámara define en función de la solicitación °F
interior y exterior
frigorífica térmica y condiciones Parámetro ambientales
medioambientales.  
Temperatura radiante de
Interior y exterior °F
las superficies

Humedad relativa %

Refrigeración °F

La temperatura y humedad a la
V.D. que deben conservarse las
Técnicas en bajas
Conservación de durazno frutas pueden variar según su
temperaturas
de capacidad 500lb variedad, sin llegar a producirse Congelación °F
humedades de entre 85 y 90%.
 2. ANTECEDENTES:
nacionales

VALVERDE VEGA, FRANS JAIME (2017); “Diseño De  VALENTINA ARTEAGA MONSALVE (2016);
Una Cámara Frigorífica Para Mangos 20 Toneladas” ”Cálculo Y Dimensionamiento De Una Cámara
tesis para optar el título profesional de Ingeniero Mecánico De Refrigeración Para Productos Orgánicos
Perecederos”.
electricista. Universidad Nacional Tecnológica De Lima Sur.
Facultad de ingeniería y Gestión. Resumen:
Resumen: Para el diseño de esta cámara se establecen unos
Las propiedades del mango y cómo va la exportación del objetivos básicos que constituyen los pasos a seguir
mango en el Perú, veremos las definiciones, planteamientos dentro del proceso de diseño, primero se debe tener
y conceptos teóricos relacionados con el tema de estudio. El una base de datos respecto a las características de los
desarrollo del proyecto, lo primero será dimensionar para productos orgánicos, como tasa de respiración,
que la cámara tenga la capacidad para albergar 20 producción o sensibilidad al etileno, entre otras, la
toneladas de mango y como serán distribuidas dentro de información utilizada para lograr este objetivo será
ella, seguidamente mediante cálculos matemáticos con extraída de documentos de la FAO, tesis y fuentes
ayuda de tablas que están en los anexos hallaremos la primarias relacionadas. Esta información permite
carga térmica total, para luego seleccionar los equipos escoger la tecnología adecuada para el
adecuados mediante el uso de catálogos del fabricante y almacenamiento en conjunto con información
finalmente obtener el costo total del proyecto. Se cumplió el recopilada de fuentes primarias en el sector de
objetivo planteado, es decir, se ha diseñado la cámara
almacenamiento en frío, a partir de ella se puede
realizar también, el cálculo de la carga térmica que se
frigorífica para la capacidad de 20 toneladas de mango,
deba desalojar para mantener la temperatura y calidad
donde el refrigerante a usarse será el R-134a, un
de aire deseados en la cámara.
refrigerante ecológico que no daña la capa de ozono.
 Internacionales
JAUME FARRÉ MÒDOL (2011) “Proyecto Fin De  Eugenio Alejandro Saldías Becerra (2003); "Diseño De Una
Carrera Cálculo Y Diseño De Una Instalación De Cámara De Refrigeración Para Zanahoria (Daucus Carota
Conservación De Fruta” tesis para optar el título L.), Betarraga (Beta Vulgaris L.) Y Repollo (Brassica
profesional de Ingeniero Mecánico. Universidad de Oleracea L. Var. Capitata) Adaptada A Las Condiciones De
zaragoza. Facultad de ingeniería mecánica. Coyhaique, En La XI Región”. tesis para optar el grado de
licenciado en agronomía, Facultad de ciencias agrarias.
Resumen:
El objeto de este proyecto es la implantación de un Resumen:
sistema de producción de frío para una central
hortofrutícola dedicada a la conservación de fruta de En el estudio se determinaron medidas interiores de la cámara de
peras y manzanas. 10,64 m de amplitud, 15,24 m de longitud y 5,05 m de altura,
Se determina y especifica las condiciones de espacio en el cual es posible el almacenaje en bins de 74.800 kg
conservación en lo que respecta a: tiempo, temperatura y de zanahoria, 10.200 kg de betarraga y 63.000 kg de repollo.
tolerancia, y las composiciones químicas de la atmósfera Se calculó una carga térmica de diseño de 18,4 kW y se
de conservación o atmósfera controlada. Para realizar el determinaron condiciones de trabajo del refrigerante de –5ºC de
diseño de los componentes de la instalación, se realiza un temperatura de evaporación y 30ºC de temperatura de
análisis de las diferentes alternativas existentes. condensación, datos sobre los cuales se realizó la elección de la
Este sistema de producción de frío se basa en un sistema maquinaria frigorífica. Se optó por el uso de una unidad
indirecto, que utiliza amoníaco en un sistema de condensadora con potencia de 5,5 kW, la que funcionando con
compresión simple y un refrigerante secundario que refrigerante 404a (ecológico) es capaz de remover 19,5 kW de
absorbe el calor del amoníaco cuando se evapora en un calor del interior de la cámara. Se seleccionaron dos unidades
intercambiador de calor, para transportarlo a las cámaras enfriadoras que cumplen con los requerimientos de circulación de
frigoríficas donde estará el producto a conservar. aire requeridos por los productos y mantiene una correcta
distribución del frío al interior de la cámara.
 CÁMARA FRIGORÍFICA

 La cámara de refrigeración es una cámara aislada térmicamente el cual contiene

materia para extraer su energía térmica. La extracción de la energía en este caso
de los alimentos se realiza por medio de un sistema de refrigeración.
 La principal utilización de estas cámaras es la conservación de alimentos ya sean
frutos, vegetales o carnes en buen estado para que se mantengan frescos por el
mayor tiempo posible. También se utiliza para precautelar productos químicos.
Principio de funcionamiento

 La refrigeración consiste en la extracción de calor de una sustancia que

deseamos mantener a una temperatura inferior a la del medio ambiente.

Obsérvese que este proceso implica:

 Una extracción de calor a la carga.

 Una segunda extracción de calor de la sustancia refrigerante para mantener sus
propiedades como tal que se hace de forma “forzada” puesto que no disponemos
de otra fuente fría a más baja temperatura. Deberá extraerse calor al sistema de
baja temperatura, y enviarlo a otro sistema de más temperatura.
EQUIPO DE REFRIGERACIÓN

Compresor
 El equipo de refrigeración comprende un compresor de gas movido por
un motor eléctrico, Es el componente más costoso y el que consume más
del 80% de la energía eléctrica del equipo; se encarga de presurizar el
gas en el sistema y actúa como una bomba que aspira el refrigerante
dentro de las tuberías.
 En los sistemas de refrigeración más grandes, los compresores pueden
disponer de dispositivos adicionales para operar con cargas parciales o
sistemas de varias etapas para cuartos congeladores que operan a muy
bajas temperaturas.
Condensador
El condensador es un componente que consiste en un serpentín con aletas
metálicas y uno o más ventiladores que impulsan aire ambiente para enfriar el
vapor refrigerante caliente y condensarlo a su estado líquido, a una temperatura
igual o ligeramente mayor que la temperatura ambiente; bajo estas condiciones
al refrigerante se le llama líquido subenfriado.

El consumo eléctrico del motor del ventilador del condensador no es muy

grande, pero cuando éste se obstruye con polvo o suciedad, absorbe menos calor
del refrigerante y la presión de trabajo del compresor será mayor y demandará
más potencia y energía.
Dispositivo de expansión o válvula de expansión

 Este dispositivo se encarga de limitar el paso del refrigerante lo suficiente como

para que ocurra una gran caída de presión. Cuando esto sucede, el líquido se
expande y una parte se evapora, bajando su temperatura.

 Cuanto más “subenfriado” llegue el líquido refrigerante a la válvula, menos

cantidad tendrá que evaporarse para alcanzar la temperatura adecuada.
Evaporador

 Usualmente, éste es un serpentín con aletas similar al condensador, pero de

menor tamaño. La mezcla vapor + líquido, que sale del dispositivo de expansión,
recorre todo el serpentín y absorbe el calor de los alrededores, enfriando
cualquier fluido que pase sobre él (agua o aire).
 La eficiencia del evaporador radica en lo bien que el calor se intercambia entre
el aire o agua con el refrigerante, lo cual evapora el líquido que no lo hizo
durante la expansión y qué tanto se sobrecalentó al salir del evaporador
enfriamiento, una razón más que confirma la importancia del condensador.
REFRIGERACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS
 
 La aplicación del frío ya sea por congelación o enfriamiento, protege la calidad
de los alimentos a un coste muy competitivo. Muchos son los beneficios de esta
técnica que busca armonizar el entorno con la infraestructura necesaria para su
aplicación.
 Esto hace necesaria la adquisición de equipos de congelamiento, almacenes
frigoríficos, transporte frigoríficos y equipamiento con el objetivo de ayudar a
garantizar la estabilidad en la temperatura de los productos de los productos y
no romper la cadena de frío que garantice la calidad de los mismos.
 En la tecnología disponible para conservación de alimentos en frío se ha
comprobado que bajas temperaturas como refrigeración son para efectos
comerciales a corto plazo o mediano plazo, mientras que las temperaturas de
congelación son para largo plazo.
Cosecha

 Es importante que la fruta no demuestre ningún daño de origen mecánico, que

puedan ser vía de acceso para invasión y posterior desarrollo de micro
organismos causantes de la descomposición.
 Existen varios factores que determinan el comportamiento de la fruta y
hortalizas en las cámaras de refrigeración, sin embargo, nombraremos los tres
factores que determinan el comportamiento del fruto en el frigorífico:
Temperatura, humedad relativa, tiempo de almacenamiento.
Humedad relativa
 La humedad relativa es un factor que influye de forma muy notable en el
mantenimiento de la frutas y hortalizas, si es demasiado baja se produce el
marchitamiento y la deshidratación; si es demasiada alta se produce
microorganismos y por tanto la podredumbre, siendo muy difícil el control de
estas en cuanto a la humedad relativa se aproxima al 100 por ciento pues se
origina la condensación de la humedad sobre el producto. Se recomienda para la
mayoría de la fruta este expuesta a una humedad relativa de 85-95 por ciento,
con algunas excepciones, como es el caso de los frutos secos.
Temperatura
 La tasa de respiración es directamente proporcional a la temperatura. La
reducción de la temperatura mediante la refrigeración disminuye la tasa de
refrigeración de aquí la ventaja de las bajas temperaturas para conservar las
frutas y vegetales.
Tiempo
 El tiempo de conservación de la fruta depende del tipo y la variedad de la
misma. La fruta que mejor responde a la refrigeración son las manzanas 4- 5
meses, esto depende de la condición en la cual haya llegado la fruta.
Ejemplo La pera puede durar un mes a un máximo de dos meses.
 Si la uva llego en excelentes condiciones, si se la separa de las demás frutas y si
el canal de frío mantuvo su curso constante, puede llegar a durar hasta tres
meses. Caso contrario la misma podría durar solo un mes. Los carosos como
durazno, nectarinas y reinas claudias tienen un tiempo de duración de 1 mes.
Cabe resaltar que todo depende del estado en que llego la fruta, el canal de frío
y los niveles de humedad de las cámaras
CÁLCULO DE CARGAS
Definición

 El cálculo del balance térmico de una instalación frigorífica pretende determinar

la potencia frigorífica necesaria para cubrir las necesidades de la instalación y,
en consecuencia, realizar la elección de los equipos frigoríficos de acuerdo con
este cálculo: compresor o compresores precisos capaces de abastecer las
necesidades calculadas, evaporadores, condensadores, etc. Las necesidades de la
instalación, serán función de:
Régimen de trabajo
 Clima
 Tipo, cantidad y estado del producto a su entrada en la instalación
 Temperatura del producto a su entrada en la cámara
 Calor específico del producto
 Renovaciones de aire precisas, tiempo de funcionamiento, etc.
 Calor de respiración del producto, presencia o entrada de personal en el recinto.
.
DIMENSIONAMIENTO DE LA CÁMARA 
 
 Para el dimensionamiento de la cámara se necesitarán los siguientes datos
 Producto: Duraznos
 Capacidad de almacenar: 5000 Libras
 Tiempo que se requiere almacenar: un mes
 Tipo de almacenaje: Conservación
 Frecuencia de movimiento; 200 Libras/día (Libras/hora)
 Diseñar una cámara de refrigeración para conservar 5000 libras de duraznos
 Tenemos los siguientes
datos
cargas termica de refrigeracion
producto duraznos
durazno tabla 10.9 T camara= 32 F
capacidad 5000lb
tiempo 4 semanas Seleccionamos el aislante : TECNOPOR
tipo de almacenje conservacion
frecuencia Para T de la camara 32F
200 lb/dia Seleccionamos el espesor del
de movimiento 4"
aislante tecnopor
conductividad del poliestireno : 0,028 W/mk

seleccionamos el tipo de envase capacidad 5000lb

seleccionaremos :Cajas de carton de 25kg <> 55 lb

Tomamos las siguientes

60x40x20cm
dimensiones

seleccionamos el tipo de envase :25Kg/CAJA

numero de cajas 91
DIMENSIONAMIENTO DE numero de
UNA CAMARA filas
fijamos forma
4 cajas (vertical)
de apilamiento
altura
3m
de techo

determinamos CONVERTIMOS A PIE

L=6,9m 22,64'
Tipo de ingreso y salida del producto
A=4,2m 13,8´'
2 espacios de 12 y 11 (1.5m de separacion) H=3m 9,9'

volumen 86,94 m3

volumen(pie cubico) 3093pie^3

 Largo exterior 22,64'+2ep
dimension de la camara exterior Ancho exterior 13,8'+ 2ep
alto exterior 9.9+ep+et

material W/m K BTU/h ft °F

Calculo de cargas de paredes. poliestireno 0.157 0.27209705
Método por transferencia de calor ladrillo comun 0.5 0.86655113
cemento duro 1.047 1.81455806
mica 0.523 0.9064
enlucido 0.814 1.4
linoleo 0.18 0.32
Para las paredes

material espesores
tarrajeo 3"
ladrillo comun 4.5"
aislante 4"
mica 0.5"
 paredes TEMPERATURA TABLA tablas
orientacion EXTERIOR INTERIOR RADIACION Te-Ti+Radiacion
1 pared NE 95 32 3 66
2 pared NO 95 32 3 66
3 pared SO 95 32 0 63
4 pared SE 95 32 0 63
5 techo - 95 32 9 72
6 piso - 95 32 0 63
 Área de paredes y techos

dimensiones area
item
pie pie pie2
pared1 24.64 11.95 294.448
pared2 15.8 11.95 188.81
pared3 24.64 11.95 294.448
pared4 15.8 11.95 188.81
techo5 24.64 15.8 389.312
piso6 24.64 15.8 389.312

  Calculo de carga

U ∆T AREA Q (btu/hr)
0.0388 66 294.448 754.0224384
0.0388 66 188.81 483.504648
0.0388 63 294.448 719.7486912
0.0388 63 188.81 461.527164
0.0298 72 389.312 835.3078272
0.0298 63 389.312 730.8943488
q total 3985.005118

Total en BTU/día=95640 Btu/dia

Método de tablas

paredes TEMPERATURA TABLA tablas espesor

corcho
orientacion EXTERIOR INTERIOR RADIACION Te-Ti+Radiacion aistante
1 pared NE 95 32 3 66 4' 5'
2 pared NO 95 32 3 66 4' 5'
3 pared SO 95 32 0 63 4' 5'
4 pared SE 95 32 0 63 4' 5'
5 techo - 95 32 9 72 6' 8'
6 piso - 95 32 0 63 4' 5'

De las tablas hallamos F:

Entonces calculamos la carga para cada pared,
techo y piso.

dimensiones area F tablas q= A*F

item
pie pie pie2 BTU/pie2 24 horas
BTU/24 horas
pared1 24.64 11.95 294.448 95.4 28090.3392
pared2 15.8 11.95 188.81 95.4 18012.474
pared3 24.64 11.95 294.448 90.5 26647.544
pared4 15.8 11.95 188.81 90.5 17087.305
techo5 24.64 15.8 389.312 65 25305.28
piso6 24.64 15.8 389.312 90.5 35232.736
Q TOTAL 150375.6782

Resumen : Flujo de calor total por las pares, techo y piso q = 150375.67 BTU/día
CARGAS TÉRMICA POR CAMBIO DE
AIRE
Método de velocidad de aire
El día más húmedo del año es el 13 de febrero, con humedad el 69 % del tiempo.

  Volumen específico: 0.905

  Remplazando:
Q=
Q=81372 BTU/DIA
Entonces el calor por infiltración es dado por:

Método de cambios de aire

 
CARGAS TÉRMICA POR PRODUCTO
Carga por luces (iluminación) y/o calentadores
Carga por equipo motorizado

Carga por otros ítems

 Resumen de cargas
Btu/dia
termicas
Q paredes 150375.67
Q cambio 78084.64
Q producto y respiracion 21253.00
Q personas 237.50
Q iluminacion 534.258
Miscelanes
Q motores 42500
Q envases 3051.43
Q total 296036.5
 SELECCIÓN DE EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN
 Datos necesarios para la selección de equipos:
 Carga térmica necesaria: 12951.6 BTU/hr
 Temperatura de la cámara= 32°F
 Temperatura del evaporador= 20°F
 Temperatura de salida del condensador= 95 °F
 Tabla del Refrigerante R134-a
 H1=400 Kj/Kg
 H2=450 Kj/Kg
 H3=280 Kj/Kg
 H4=280 Kj/Kg
 Para calcular:
 Qc = calor del condensador
 Wk = Potencia del compresor
 QTotal =mR (h1-h4)
 mR=12951.6 btu/hr*1.05 Kj/BTU / (400-280)


 MR=113.33 Kg/h
  
 A continuación, calculamos:
 Wcompresor = mR * (h2-h1)
 Qc= mR * (h2-h3)
 Wcompresor = 2.11 HP
 Qc= 19266.1 BTU/ hr
 Seleccionamos el equipo
 Tomaremos del Catalogo de Productos BOHN

Unidad Condensadora semi-hermética Enfriada por agua

Las unidades enfriadas por agua Modelos SWN para interiores fueron diseñadas
específicamente para ser usadas en hoteles, supermercados, restaurantes, almacenes y otras
aplicaciones comerciales e industriales. Su diseño se centra en la facilidad de instalación y
mantenimiento, junto con la flexibilidad para adaptarse a la mayoría de los requisitos de la
aplicación. Estos modelos enfriados por agua son ideales para ser utilizados en lugares donde
el espacio es reducido y el rechazo de aire es limitado y surge la necesidad de utilizar agua
para realizar el intercambio de calor.
Los modelos SWN se encuentran disponibles desde 1 a 22 HP y en alta, media y baja
temperatura.
 Características:
 • Amplia caja eléctrica prepintada.
 • Interruptor fijo de baja presión (ajustable en modelos de baja temperatura)
 • Interruptor fijo de alta presión
 • Interruptor de bajada de la bomba •
 Transformador de circuito de control de 230V en unidades de 460V.
 • Caja estándar de 16-3 / 4 "- (cuando se seleccionan los componentes de
descongelación), la caja grande de 29 - 1/4" es estándar
 • Secador de filtro de línea de líquido sellado y mirilla.
De la Tabla Tomaremos para nuestro Diseño el modelo
SWN 0310L6
Con su compresor LAHA-032E
 Asimismo, se Escoge el evaporador, por las condiciones y el producto a
almacenar

Usaremos el Modelo FBTO 25

 CONCLUSIONES

 El diseño del sistema de refrigeración puede ser optimizado, en cuanto al peso y materiales
con los cuales se reduciría un poco más el peso del proyecto. Pero se ha considerado las
unidades enfriadas por agua Modelos SWN para interiores debido a que fueron diseñadas
específicamente para ser usadas en hoteles, supermercados, restaurantes, almacenes y
otras aplicaciones comerciales e industriales.

 En la presente investigación se usó el tecnopor como aislante debido a que en la

refrigeración el tecnopor es usado con densidades altas como aislante térmico, tiene un
bajo costo y es muy comercial
 
 Es importante el correcto cálculo de las cargas térmicas total para ello toma en cuenta las
cargas térmicas en paredes, cambio de aire, por producto y respiración, personas,
iluminación, motores, envases. Para el presente proyecto la carga total es de 296036.5
Btu/dia y se le añadió el factor de seguridad de 5% dando como resultado una carga total
de 310838.3 Btu/Dia.
 RECOMENDACIONES
 
 Se recomienda considerar el factor de seguridad entre 5% y 10% de acuerdo a
la confianza que tenemos de los datos y cálculos realizados , para asegurar la
capacidad suficiente y satisfacer cualquier condición no considerada en el
análisis de la investigación.

 Se recomienda el uso de unidades condensadoras enfriada por agua para

cámaras frigoríficas de durazno, debido a que estas unidades son ideales para
ser utilizados en lugares con espacios reducidos y donde el aire es limitado.
MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCION