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INFORME DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
IMPLEMENTACIÓN DE 03 CAMARAS FRIGORIFICAS PARA
PACKING DE FRUTA VARIADA EN ZONA AGRARIA DE CASMA
Por
Víctor Raúl Huamán Condori
Bachiller en Ingeniería Mecánica de la
Facultad de Ingeniería Industrial y Mecánica
Para optar el Título Profesional de
INGENIERO MECÁNICO
EN LA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
i
DEDICATORIA
A mis padres y a Dios; son ellos que encuentro motivación para esforzarme y ser mejor cada día.
ii
AGRADECIMIENTO
Al ingeniero Luis Castillo Martínez, pues gracias a su apoyo este trabajo pudo realizarse.
A mis padres, Rodil y Leonor que siempre tengo su apoyo incondicional y estar en todos los momentos de mi vida.
iii
ÍNDICE
RESUMEN ... ix
INTRODUCCIÓN ... x
CAPITULO 1: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ... 122
1.1.Planteamiento del problema ... 133
1.2. Formulación del problema ... 133
1.2.1 Problema General ... 133
1.2.2. Problemas Específicos ... 133
1.3. Antecedentes del problema. ... 133
1.4. Objetivos ... 144
1.4.1. Objetivo general ... 144
1.4.2. Objetivos específicos ... 155
1.5. Justificación e importancia ... 155
1.6. Limitaciones ... 155
CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO ... 177
2.1. Planta Agroindustrial ... 188
2.1.1. Areas de procesamiento de frutas ... 199
2.1.1.1. Areas de Acopio... 199
2.1.1.2. Areas de almacenamiento... 199
2.1.1.3. Areas de sala de proceso ... 21
2.1.1.4. Areas de conservación y despacho ... 23
2.1.1.5. Sala de maquinas... 24
2.2. Refrigeración ... 25
2.2.1. Sistema de refrigeración ... 25
2.2.1.1. Sistema de compresión de vapor ... 25
2.2.1.2. Sistema de absorción ... 25
2.2.1.3. Sistema de aire o expansión de gas ... 26
2.2.2. Diagramas y ciclo de refrigeración ... 26
2.2.2.1. Diagrama Persión-entalpia ... 26
2.2.2.2. Diagrama temperatura -entropia ... 27
2.2.2.3. Ciclo de refrigeración de Carnot ... 27
iv
2.2.3. Carga termica ... 29
2.2.3.1. Carga de transmisión por las paredes debido a la diferencia de temperaturas entre el exterior e interior. ... 29
2.2.3.2. Carga del producto ... 31
2.2.3.3. Carga por renovación del aire ... 32
2.2.3.4. Carga por fuentes internas ... 33
2.2.3.5. Obtensión de la carga termica total ... 34
2.2.4. Componentes principales de un sistema de refrigeración industrial. ... 34
2.2.4.1. Unidad Condensadora ... 35
2.2.4.2. Evaporador ... 37
2.2.4.3. Valvula de expansión Termostatica ... 38
2.2.4.4. Refrigerante ... 38
2.3. Camara frigorifica ... 42
2.3.1. Tipos de cámaras frigoríficas ... 42
2.3.2. Clases de cámaras frigoríficas ... 42
2.3.3. Elementos básicos de las cámaras frigoríficas ... 44
2.4. Pack de tablas ... 58
CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO ... 62
3.1. Variables ... 63 3.1.1. Variable independiente ... 63 3.1.2. Variable dependiente ... 63 3.2. Metodología ... 63 3.2.1. Tipos de estudio ... 63 3.2.2. Diseño de investigación ... 63 3.2.3. Método de investigación ... 63
CAPÍTULO 4: METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ... 64
4.1. Alternativas de solución ... 65
4.2. Solución del problema... 65
4.3. Recursos humanos y equipamiento ... 66
CAPÍTULO 5: ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ... 67
5.1. Diseño de cámara frigorífica N.-01 y N.- 02 (línea de uva). ... 68
5.1.1. Dimensionamiento de la camara frigorifica ... 68
5.1.2. Selección del aislamiento térmico del panel ... 69
v
5.1.4. Calculo de cargas termicas con software SR y comparación de resultados ... 74
5.1.5. Selección de equipos ... 77
5.2. Diseño de cámara frigorífica N.-03 (línea de mango). ... 85
5.2.1. Dimensionamiento de la camara frigorifica ... 85
5.2.2. Selección del aislamiento térmico del panel ... 86
5.2.3. Calculo de cargas termicas ... 86
5.2.4. Calculo de cargas termicas con software SR y comparación de resultados ... 91
5.2.5. Selección de equipos ... 94 5.3. Presupuesto ... 102 CONCLUSIONES ... 104 SUGERENCIAS ... 105 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 106 ANEXOS ... 107
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1. Planta Agroindustrial ... 18
Figura 2.2. Área de Acopio ………..19
Figura 2.3. Almacén de materia prima……….20
Figura 2.4. Almacén de insumos………20
Figura 2.5. Sala de procesos para uva ……….21
Figura 2.6. Sala de procesos para mango………..22
Figura 2.7. Área de conservación y despacho……….24
Figura 2.8. Sala de máquinas ……….24
Figura 2.9 Ciclo de vapor………28
Figura 2.10. Unidad Condensadora………35
Figura 2.11. Compresor………..35
Figura 2.12. Condensador……….35
Figura 2.13. Tanque de líquido ……….36
Figura 2.14. Filtro Secador………36
Figura 2.14. Presostato de alta y baja presión………37
Figura 2.15. Caja electrica……….37
Figura 2.16. Evaporador de Antecámara………37
Figura 2.17. Válvula de expansión termostática………38
Figura 2.18. Refrigerante R507……….38
Figura 2.19. Cámara Frigorífica……….42
Figura 2.20. Túnel de congelación ... 43
Figura 2.21. Antecámara ... 43
Figura 2.22. Cámara para productos conservados ... 44
Figura 2.23. Poliestireno expandido ... 44
Figura 2.24. Panel frigorífico 1 ... 45
Figura 2.25. Montaje de panel frigorífico 1 ... 48
Figura 2.26. Montaje de panel frigorífico 2 ... 48
Figura 2.27. Montaje de panel frigorífico 3 ... 49
Figura 2.28. Montaje de panel frigorífico 4 ... 49
Figura 2.29. Montaje de panel frigorífico 5 ... 50
Figura 2.30. Montaje de panel frigorífico 6 ... 50
Figura 2.31. Montaje de panel frigorífico 7 ... 51
Figura 2.32. Montaje de panel frigorífico 8 ... 52
Figura 2.33. Montaje de panel frigorífico 9 ... 54
Figura 2.34. Puerta corredera ... 54
Figura 2.35. Puerta vaivén: de 1 hoja y 2 hojas ... 54
Figura 2.36. Puerta a Batir ... 55
vii
Figura 2.38. Luminarias hermética ... 56
Figura 5.1. Camara de Uva ... 67
Figura 5.2. Carga Térmica Kcal/h de cámara de uva ... .75
Figura 5.3. Carga Térmica BTU/h de cámara de uva ... .75
Figura 5.4. Conversión carga teorica Kcal a Hp-h ... .76
Figura 5.5. Conversión carga con software Kcal a Hp-h ... .76
Figura 5.6. Unidad Condensadora página de acceso ... 77
Figura 5.7. Selección de acuerdo a potencia de la Unidad Condensadora ... 77
Figura 5.8. Unidad Condensadora- Nomenclatura ... 78
Figura 5.9. Diseño de la Unidad Condensadora ... 80
Figura 5.10. Evaporador apertura del catálogo 1 ... 80
Figura 5.11. Alcance del aire de refrigeración del evaporador ... 81
Figura 5.12. Ventana del software Danfoss ... 83
Figura 5.13. Selección del VET ... 83
Figura 5.14. Elección del VET ... 84
Figura 5.15. Camara frigorífica de mango ... 85
Figura 5.16. Carga Térmica Kcal/h de cámara del mango ... 91
Figura 5.17. Carga Térmica BTU/h de cámara del mango ... 92
Figura 5.18. Conversión carga teorica Kcal a Hp-h ... 93
Figura 5.19. Conversión carga con software Kcal a Hp-h ... 93
Figura 5.20. Unidad Condensadora página de acceso ... 94
Figura 5.21. Selección de acuerdo a potencia de la Unidad Condensadora ... 94
Figura 5.22. Unidad Condensadora- Nomenclatura ... 95
Figura 5.23. Diseño de la Unidad Condensadora ... 97
Figura 5.24. Evaporador apertura del catálogo 2 ... 97
Figura 5.25. Alcance del aire de refrigeración del evaporador ... 98
Figura 5.26. Ventana del software Danfoss ... 100
Figura 5.27. Selección del VET ... 100
viii
LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1. Tendencia de exportación de la uva ... 22
Tabla 2.2. Tendencia de exportación del mango ... 23
Tabla 2.3. (p – h) presión-entalpía para el HCFC -22 ... 26
Tabla 2.4. (T – s) temperatura - entropía ... 27
Tabla 2.5. Diagrama psicométrico ... 28
Tabla 2.6. Nivel de toxicidad del refrigerante ... 40
Tabla 2.7.- Relaciones P-T de refrigerantes ... 40
Tabla 2.8. Colores de los refrigerantes ... 41
Tabla 2.9. Refrigerantes substitutos comerciales ... 41
Tabla 2.10. Espesor de aislamiento de cámaras frigoríficas ... 45
Tabla 2.11. Panel de Poliestireno Expandido ... 46
Tabla 2.12. Panel de Poliuretano ... )46
Tabla 2.13. Panel de LDR ... 46
Tabla 2.14. Panel de Poliuretano ... 47
Tabla 2.15. Propiedades térmicas de los alimentos ... 58
Tabla 2.16. Propiedades térmicas de los alimentos ... 59
Tabla 2.17. Coeficiente de transmisión térmica global ... 60
Tabla 2.18. Coeficiente de transmisión de calor ... 60
Tabla 2.19. Número de renovaciones ... 60
Tabla 2.20. Calor liberado por personas ... 61
Tabla 2.21. Calor liberado por motores ... 61
Tabla 4.1. Cuadro de gastos proyectados para el trabajo ... 66
Tabla 5.1. Paneles poliestireno expandido ... 69
Tabla 5.2. Unidad Condensadora de 3 a 22 hp ... 79
Tabla 5.3. Tabla del Evaporador en BTU/h ... 81
Tabla 5.4.Especificacion del Evaporador ... 82
Tabla 5.5. Evaporador en Watts ... 82
Tabla 5.6. Unidad Condensadora de 15 a 80 hp ... 96
Tabla 5.7. Tabla del Evaporador en BTU/h ... 98
Tabla 5.8.Especificacion del Evaporador ... 99
Tabla 5.9. Evaporador en Watts ... 99
Tabla 5.10. Presupuesto de implementación de cámara frigorífica N.- 01 y cámara frigorífica N.- 02 para las uvas ... 102
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RESUMEN
El presente proyecto describe los criterios, normas y parámetros de cálculo que se han tenido en cuenta para el desarrollo “IMPLEMENTACIÓN DE 03 CAMARAS FRIGORIFICAS PARA PACKING DE FRUTA VARIADA EN ZONA AGRARIA DE CASMA” ubicado en el distrito de Casma, provincia de Ancash.
El proyecto tiene como finalidad el de implementar 03 cámaras frigoríficas para mantener la conservación de frutas variadas como: granadas, paltas, mangos y uvas para su post-venta al extranjero, preserva su estado físico y estándares de calidad.
En cada uno de los capítulos que componen el documento se desarrollan los métodos y las soluciones adoptadas para el desarrollo del proyecto, teniendo referencias teóricas de su desarrollo.
Los programas que fueron usados son SR2015 para calcular las cargas térmicas y Cool selector2 de Danfoss para seleccionar los VETs, luego los catálogos de las empresas Witt, y Mipal, para seleccionar las unidades condensadoras y evaporadores; dichos catálogos fueron suministrado por la empresa Constructora Fergo S.A.C, quien es cliente de esas marcas. El desarrollo del diseño ha tomado en cuenta las normas técnicas propuestas por la American Society Heating Refrigeration and Air Conditioning Enginners (ASHRAE).
Por último se ha procedido a la selección de los diversos equipos y materiales que integran el proyecto en función de sus parámetros de cálculo bajo las cargas térmicas, capacidad para la cámara de uva de 9163.35 Kcal/h y para el mango de 24073.58 Kcal/h. El proyecto incluye una referencia del costo total de $20,0427.39 a través del metrado en el cual se toma en cuenta los precios comerciales de los equipos puestos en Lima así como la mano de obra especializada en este rubro.
