DISENO_FRIGORIFICA_PERECEDEROS

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

PROYECTO TERMINAL DE REFRIGERACIN.




INDICE. Pg. INTRODUCCIN.--------------------------------------------------------------------------------------------8

1.1 BREVE HISTORIA DE LA REFRIGERACIN.------------------------------------------------10

1.2 TIPOS DE REFRIGERACIN.----------------------------------------------------------------------12

1.2.1 REFRIGERACIN DOMESTICA.------------------------------------------------------------------12 1.2.2 REFRIGERACIN COMERCIAL.------------------------------------------------------------------12 1.2.3 REFRIGERACIN INDUSTRIAL.------------------------------------------------------------------13 1.2.4 REFRIGERACIN MARINA.------------------------------------------------------------------------13 1.2.5 AIRE ACONDICIONADO.---------------------------------------------------------------------------13

1.3 SISTEMAS DE REFRIGERACIN.----------------------------------------------------------------14

1.3.1 ENFRIAMIENTO.-------------------------------------------------------------------------------------14 1.3.2 REFRIGERACIN.-----------------------------------------------------------------------------------15 1.3.3 CONGELAMIENTO.----------------------------------------------------------------------------------15 1.3.4 PROCESO CRIOGNICO.--------------------------------------------------------------------------16

1.4 SISTEMAS DE REFRIGERACIN MECNICO POR COMPRESIN DE VAPORES.17

1.4.1 CICLO BSICO DE LA REFRIGERACIN.------------------------------------------------------17 1.4.2 FUNCIONAMIENTO DEL CICLO BSICO DE LA REFRIGERACIN.--------------------18 1.4.3 DIAGRAMA PRESIN-ENTALPIA (DIAGRAMA DE MOLLIER).----------------------------20 1.4.4 SISTEMA DE REFRIGERACIN DIRECTO.-----------------------------------------------------23 1.4.5 SISTEMA DE REFRIGERACIN INDIRECTO.--------------------------------------------------24

1.5 CONCEPTOS FUNDAMENTALES.----------------------------------------------------------------26

1.5.1. TERMODINMICA.----------------------------------------------------------------------------------26 1.5.2. LEY CERO DE LA TERMODINMICA.----------------------------------------------------------26 1.5.3. PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA.----------------------------------------------------26 1.5.4. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA.---------------------------------------------------27 1.5.5. TERCERA LEY DE LA TERMODINMICA.-----------------------------------------------------27 1.5.6. ENERGA.---------------------------------------------------------------------------------------------27 1.5.7. FUERZA.-----------------------------------------------------------------------------------------------28 1.5.8. PRESIN.----------------------------------------------------------------------------------------------28




Pg. 1.5.9. PRESIN ATMOSFRICA.-------------------------------------------------------------------------28 1.5.10. PRESIN MANOMTRICA.----------------------------------------------------------------------29 1.5.11. PRESIN ABSOLUTA.-----------------------------------------------------------------------------29 1.5.12. ESTADOS DE LA MATERIA.---------------------------------------------------------------------30 1.5.13. CAMBIO DE FASE.---------------------------------------------------------------------------------31 1.5.14. PROCESO TERMODINMICO.----------------------------------------------------------------- 31 1.5.15. CICLO TERMODINMICO.----------------------------------------------------------------------31 1.5.16. CALOR.-----------------------------------------------------------------------------------------------32 1.5.17. UNIDAD TRMICA BRITNICA (BTU).-------------------------------------------------------32 1.5.18. CLCULO DE LA CANTIDAD DE CALOR.---------------------------------------------------32 1.5.19. DIRECCIN Y RAZN TRANSFERENCIA DE CALOR.-------------------------------------33 1.5.20. MTODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.-----------------------------------------------33 1.5.21. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIN.---------------------------------------33 1.5.22. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIN.----------------------------------------34 1.5.23. TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIN.-------------------------------------------35 1.5.24. ENTROPA.------------------------------------------------------------------------------------------35 1.5.25. ENTALPA.-------------------------------------------------------------------------------------------36 1.5.26. CALOR ESPECFICO.-----------------------------------------------------------------------------36 1.5.27. CALOR SENSIBLE. --------------------------------------------------------------------------------37 1.5.28. CALOR LATENTE. ---------------------------------------------------------------------------------37 1.5.29. CALOR TOTAL. ------------------------------------------------------------------------------------37 1.5.30. CALOR LATENTE DE FUSIN. -----------------------------------------------------------------37 1.5.31. CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN. ------------------------------------------------------38 1.5.32. CALOR LATENTE DE SUBLIMACIN. --------------------------------------------------------38 1.5.33. VOLUMEN. -----------------------------------------------------------------------------------------38 1.5.34. VOLUMEN ESPECFICO. ------------------------------------------------------------------------38 1.5.35. TEMPERATURA. -----------------------------------------------------------------------------------38 1.5.36. TEMPERATURA ABSOLUTA. -------------------------------------------------------------------39 1.5.37. TEMPERATURA DE SATURACIN. -----------------------------------------------------------39 1.5.38. PUNTO DE EBULLICIN. -----------------------------------------------------------------------39 1.5.39. SOBRECALENTAMIENTO. ----------------------------------------------------------------------40 1.5.40. SUB ENFRIAMIENTO. ----------------------------------------------------------------------------40 1.5.41. VAPOR SOBRECALENTADO. -------------------------------------------------------------------40 1.5.42. LIQUIDOS SUBENFRIADOS. -------------------------------------------------------------------40 1.5.43. TONELADA AMERICANA DE REFRIGERACIN. ------------------------------------------40 1.5.44. REFRIGERANTE. ----------------------------------------------------------------------------------41 1.5.45. REFRIGERACIN. --------------------------------------------------------------------------------41

2.1 ANLISIS DEL PROBLEMA. ----------------------------------------------------------------------42 2.2 CONDICIONES DE DISEO. ----------------------------------------------------------------------42




Pg.

2.3 LOCALIZACIN DEL LUGAR. --------------------------------------------------------------------42

2.4 CARACTERSTICAS DEL PRODUCTO.----------------------------------------------------------42

2.5 PRODUCTOS A CONSERVAR. ---------------------------------------------------------------------43

2.6 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO. -----------------------------------------------------------43

2.7 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO Y CONSERVACIN. --------------------------44

2.8 PLANOS DE LA CMARA. --------------------------------------------------------------------------45

2.9 MATERIALES DE CONSTRUCCIN. ------------------------------------------------------------47

2.10 BALANCE TRMICO. ------------------------------------------------------------------------------51

2.10.1 DEFINICIN DE BALANCE TRMICO. -------------------------------------------------------51 2.10.2 CARGA TRMICA GENERADA POR PRODUCTO. -----------------------------------------51 2.10.3 CALOR SENSIBLE. ---------------------------------------------------------------------------------52 2.10.4 CALOR LATENTE. ----------------------------------------------------------------------------------52 2.10.5 CARGA TRMICA GENERADA POR TRANSMISIN A TRAVS DE PAREDES.-------53 2.10.6 CONDUCTANCIA DE LA CAPA SUPERFICIAL DEL AIRE (PELCULA DE AIRE).---55 2.10.7 CLCULO DE LA CANTIDAD DE CALOR QUE SE TRANSMITE A TRAVS DE UNA PARED COMPUESTAS POR VARIOS MATERIALES.------------------------------------------------56 2.10.8 COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TRMICA TOTAL.---------------------------------57 2.10.9 CLCULO DE LA CARGA TRMICA GENERADA POR ALUMBRADO Y EQUIPO.--57 2.10.10 CLCULO DE LA CARGA TRMICA GENERADA POR INFILTRACIN.-------------58 2.10.11 MTODO POR APERTURAS DE PUERTAS (PARA REFRIGERACIN).---------------59 2.10.12 MTODO POR INFILTRACIN (PARA AIRE ACONDICIONADO).--------------------59 2.10.13 CLCULO DE LA CARGA TRMICA GENERADA POR OCUPANTES.----------------60 2.10.14 CLCULO DE LA CARGA TRMICA GENERADA POR EL EFECTO SOLAR.--------61 2.10.15 CLCULO DE LA CARGA TRMICA TOTAL----.--------------------------------62

2.11BALANCE TRMICO (MEMORIA DE CLCULO).------------------------------------------63

2.11.1 GANANCIA DE CALOR A TRAVS DE PAREDES. ------------------------------------------63 A) GANANCIA DE CALOR A TRAVS DE LAS PAREDES MUROS.-------------------63

B) GANANCIA DE CALOR A TRAVS DEL PISO.--------------------------------------------65 C) GANANCIA DE CALOR A TRAVS DEL TECHO.----------------------------------------67 D) GANANCIA DE CALOR A TRAVS DE LA PUERTA.------------------------------------68 E) GANANCIA DE CALOR TOTAL A TRAVS DE PAREDES.-----------------------------69

2.11.2 GANANCIA DE CALOR POR PRODUCTO. ---------------------------------------------------70




Pg.

2.11.3 GANANCIA DE CALOR POR EL CONCEPTO DE INFILTRACIN.-----------------------73 2.11.4 GANANCIA DE CALOR POR ALUMBRADO Y EQUIPO.------------------------------------75 A) GANANCIA DE CALOR POR ALUMBRADO.-----------------------------------------------75 B) CALCULO DE CARGA POR MOTORES ELECTRICOS.----------------------------------76

2.11.5 GANANCIA DE CALOR POR PERSONAS.------------------------------------------------------76 2.11.6 GANANCIA DE CALOR POR EFECTO SOLAR.-----------------------------------------------76 2.11.7 CALCULO DE LA CARGA TOTAL DEL SISTEMA.-------------------------------------------77

3.1 REFRIGERANTES.------------------------------------------------------------------------------------78

3.2 CLASIFICACIN SEGN ASHRAE. -------------------------------------------------------------78

3.3 PROPIEDADES DE ALGUNOS REFRIGERANTES DE UN CICLO CON EVAPORACIN A 15C (5F) Y CONDENSACION A 30C (86F). ----------------------------81

3.4 EFECTO DE LOS DIFERENTES REFRIGERANTES EN LA DESTRUCCIN DE LA CAPA DE OZONO. -----------------------------------------------------------------------------------------81

3.5 TABLA A POTENCIAL DE DESTRUCCIN DE OZONO (ODP) Y CALENTAMIENTO GLOBAL (GWP) DE ALGUNOS REFRIGERANTES CON REFERENCIA A CFC-11. --------------------------------------------------------------------------------82

3.6 PROPIEDADES SEGURAS. -------------------------------------------------------------------------82

3.7 APLICACIN DE LOS REFRIGERANTES. -----------------------------------------------------83 3.7.1 Aire. -----------------------------------------------------------------------------------------------------83 3.7.2 Amoniaco.----------------------------------------------------------------------------------------------83 3.7.3 Anhdrido carbnico. ---------------------------------------------------------------------------------83 3.7.4 Refrigerante 11. ---------------------------------------------------------------------------------------83 3.7.5 Refrigerante 12. ---------------------------------------------------------------------------------------83 3.7.6 Refrigerante 22. ---------------------------------------------------------------------------------------83

3.8 COMPARACIN DE LOS REFRIGERANTES. ------------------------------------------------84 3.9 INFLAMABILIDAD Y TOXICIDAD. --------------------------------------------------------------84 3.10 SELECCIN DE REFRIGERANTE. -------------------------------------------------------------85




Pg.

3.11 DAO A LOS PRODUTOS REFRIGERADOS. ------------------------------------------------87

3.12 REACCIN CON LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIN. -----------------------------87

3.13 VIDA TIL DE LOS TUBOS PARA UNA CIERTA CAPACIDAD DE REFRIGERACIN. ----------------------------------------------------------------------------------------87

13.14 APLICACIONES ACTUALES, VENTAJAS, USOS Y POR QUE DEL AMONIACO. -88

3.15 COSTO DE REFRIGERANTE. --------------------------------------------------------------------89

3.16 SELECCIN FINAL DEL REFRIGERANTE A UTILIZAR.-------------------------------90

3.17 ESTABLECIMIENTO DE LAS CONDICIONES DE TRABAJO DEL SISTEMA.------90 3.17.1 TEMPERATURA DE SUCCIN DEL COMPRESOR.-----------------------------------------91 3.17.2 TEMPERATURA DE SUCCIN DEL COMPRESOR.-----------------------------------------91 3.17.3 DIAGRAMA DEL CICLO DE REFRIGERACIN.---------------------------------------------93

3.18 PARMETROS QUE SIRVEN PARA UN CICLO DE REFRIGERACIN INDIRECTO.------------------------------------------------------------------------------------------------ 94 3.19 SELECCIN DE LOS EQUIPOS DE REFRIGERACIN (UNIDAD CONDENSADORA Y EVAPORADOR O DIFUSOR.) ----------------------------------------------98

3.19.1 SELECCIN DE LA UNIDAD CONDENSADORA. ------------------------------------------99 3.19.2 SELECCIN DE LA UNIDAD EVAPORADORA O DIFUSOR----------------------------100 3.19.3 VISTA GENERAL DE LA CAMARA.------------------------------------------------------------101

4.1 MANTENIMIENTO. ---------------------------------------------------------------------------------103 4.1.1 OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO. ----------------------------------------------------------103 4.1.2 TIPOS DE MANTENIMIENTO. -------------------------------------------------------------------103 4.1.3 CLASIFICACIN DE LAS FALLAS--------------------------------------------------------------105 4.2 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO A LAS UNIDADES DEL SISTEMA. ------------105 4.2.1 EVAPORADORES. ----------------------------------------------------------------------------------105 4.2.2 UNIDADES CONDENSADORAS/EVAPORADORES. ----------------------------------------105 4.2.3 POSIBLES FALLAS DEL EVAPORADOR Y SU SOLUCIN. -------------------------------106




Pg. 4.2.4 POSIBLES FALLAS EL SISTEMA Y SU SOLUCIN. -----------------------------------------108

CONCLUSIN.--------------------------------------------------------------------------------------------113

ANEXOS-----------------------------------------------------------------------------------------------------114

TABLA ANEXO 1 DATOS DE DISEO PARA ALMACENAJE DE ALIMENTOS------115 TABLA 1.1 DATOS DE DISEO PARA ALMACENAJE DE FRUTAS.--------------------------115 TABLA 1.2 DATOS DE DISEO PARA ALMACENAJE DE VEGETALES.----------------------118 TABLA 1.3 DATOS DE DISEO PARA ALMACENAJE DE CARNES.--------------------------122 TABLA 1.4 DATOS DE DISEO PARA VARIOS TIPOS DE ALIMENTOS.---------------------125

TABLA .2 COEFICIENTES DE TRANSMISION DE CALOR.--------------------------------128 TABLA 3 CALOR DISIPADO POR MOTORES ELECTRICOS--------------------------------130 TABLA 4 CAMBIOS DE AIRE CADA 24 HORAS EN CUARTOS FRIOS DEBIDOS A LA APERTURA DE PUERTAS E INFILTRACIONES.------------------------------------------------130 TABLA 5 CALOR DISIPADO POR PERSONAS DENTRO DEL ESPACIO REFRIGERADO.------------------------------------------------------------------------------------------130 TABLA 6 CANTIDAD DE CALOR DESPRENDIDO POR PERSONAS EN (BTU / HORA).------------------------------------------------------------------------------------------------------------------131 TABLA 7 CORRECCIN DE TEMPERATURA POR EFECTO SOLAR.--------------------131 TABLA 8 AUMENTOS DE TEPERATURA SOBRE LASCONDICIONES EXTERIOR RECOMENDABLES PARA EL CLCULO DEL EFECTO SOLAR.---------------------------132 TABLA 9 VELOCIDADES DEL VIENTO SEGN LA ESCALA DE BEAUFORT.-------132 TABLA 10 DATOS TECNICOS DEL POLIURETANO.------------------------------------------133 TABLA 11 TEMPERATURAS EXTERIORES DE DISEO EN VERANO------------------134 TABLA 12 CARACTERSTICAS DE LOS PRODUCTOS A ALMACENAR------------------137 CARTA PSICROMTRICA DE MEDIANA TEMPERATURA.----------------------------------138 CARTA PSICROMTRICA DE BAJA TEMPERATURA.-----------------------------------------139

CATALOGO DE EQUIPOS DE REFRIGERACIN.----------------------------------------------140 EVAPORADORES PARA CMARAS FRIGORIFICAS.------------------------------------------141 EVAPORADORES DE BAJO PERFIL.------------------------------------------------------------------143 DATOS DIMENSIONALES.-------------------------------------------------------------------------------152 UNIDADES CONDENSADORAS ENFRIADAS POR AIRE HERMETICAS Y SCROLL.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------155 UNIDADES CONDENSADORAS ENFRIADAS POR AIRE DE USO INTERIOR.----------------157

BIBLIOGRAFIA.------------------------------------------------------------------------------------------162




INTRODUCCIN.

Este proyecto constituye fundamentalmente la metodologa y la memoria de clculo sobre el diseo de un frigorfico. Basndonos desde los principios bsicos de la refrigeracin hasta la aplicacin de nuevas tcnicas en el diseo de estos espacios.

La aplicacin de la refrigeracin es muy extensa, sin embargo realizar un proyecto en su campo es adentrarse en un mundo muy completo.

El diseo de este espacio fri comprende parte del mundo de la refrigeracin, El rea comercial a la cual fue dirigido este proyecto nos centra al campo de la conservacin de productos bsicos para el ser humano, que normalmente nos referimos a los productos alimenticios. Es por ello que en este trabajo se proceder al diseo de una cmara de conservacin para productos perecederos.

El proyecto fue estructurado para que cada persona que lo consulte, pueda ubicar de manera rpida y sencilla la informacin deseada. Para ello se utilizo un lenguaje sencillo y cotidiano para facilitar la comprensin de las definiciones y explicaciones contenidas.

Capitulo 1: En el primer capitulo llevamos acabo un marco terico as como una introduccin a los trminos que encierra el rea de la refrigeracin. Trminos que nos ayudarn ir comprendiendo el anlisis que se lleva acabo.

Capitulo2: En este capitulo nos adentramos al desarrollo del proyecto marcando la problemtica a resolver y a desarrollar el balance trmico, sin antes aclarar como se lleva acabo este. Con el objetivo de cuantificar la carga trmica a eliminar.

Capitulo 3: Este capitulo es aun mas profundo, ya que nos orientamos a la seleccin del refrigerante as como el calculo de los parmetros necesarios en un sistema de refrigeracin que nos ayudaran a seleccionar los equipos necesarios para el sistema.

Capitulo 4: En este capitulo final llevamos a cabo la explicacin de un programa de mantenimiento segn el fabricante.

Todo el temario desarrollado en este trabajo, ha sido concebido tambin para ayudar a los nuestros compaeros estudiantes que deseen desarrollar un proyecto de refrigeracin a corregir los errores conceptuales, de procedimientos y de manejo, que inciden el desarrollo de disear un espacio fri, logrando de esta forma, que los estudiante futuros tengan una gua bsica al estudiar esta rea.




1.1 BREVE HISTORIA DE LA REFRIGERACIN.

La historia de la refrigeracin es tan antigua como la civilizacin misma. Se pueden distinguir dos perodos: 1. Refrigeracin natural. Relacionada totalmente con el uso del hielo. 2. Refrigeracin artificial. Mediante el uso de mquinas.

Refrigeracin natural.

Hacia el ao 1.000 A.C, los chinos aprendieron que el uso del hielo mejoraba el sabor de las bebidas. Cortaron hielo en invierno y lo empacaban con paja y aserrn y lo vendan durante el verano.

Por la misma poca, los egipcios utilizaron recipientes porosos colocndolos sobre los techos para enfriar el agua, valindose del proceso de enfriamiento que generaba la brisa nocturna.

Durante el imperio Romano, estos hacan bajar nieve y hielo de las montaas por cientos de kilmetros, colocndolos en pozos revestidos de paja y ramas y los cubran con madera. Durante la edad media los pueblos aprendieron a enfriar las bebidas y alimentos, observando que durante el invierno los alimentos se conservaban mejor. En 1626, Francis Bacon trat de preservar un pollo llenndolo con nieve. En 1683, Antn Van Leeuwenhoek invent un microscopio y descubri que un cristal de agua claro contena millones de organismos vivos (microbios).

Refrigeracin artificial.

En 1834, Jacob Perkins solicit una de las primeras patentes para uso de una mquina prctica de fabricacin de hielo. En 1880, Carl Linde inici el progreso rpido de construccin de maquinaria de refrigeracin en base a la evaporacin del amoniaco. Tambin en 1880 Michael Faraday descubre las leyes de la induccin magntica que fueron la base en el desarrollo del motor elctrico. En 1930, qumicos de Dupont desarrollaron los refrigerantes halogenados. Desde entonces se crey haber encontrado en los refrigerantes halogenados, la panacea en la refrigeracin; por su seguridad, no toxicidad, no inflamabilidad, bajo costo y fcil manejo, entre otras ventajas. No fue sino hasta los aos 80 cuando los cientficos advirtieron sobre los efectos dainos de algunos productos qumicos sobre la capa de ozono en la Antrtida, preocupacin que condujo a la investigacin y seleccin de las sustancias potencialmente activas que podran estarlos generando. Desde entonces, los refrigerantes halogenados principalmente (aunque no son los nicos), quedaron sealados como los causantes de tales efectos.




Actualmente se investiga un sin nmero de procesos de refrigeracin tanto en el campo mecnico como en el elctrico, magntico y otros, segn las aplicaciones y exigencias de temperaturas a procesar.

Fig.1.1 Dispositivos de refrigeracin en la antigedad. Se aprecian algunos de los primeros dispositivos usados en el proceso de refrigeracin, su

funcin principal era la de condensacin y destilacin de lquidos que con el paso del tiempo fueron mejorados en su forma, funcin y material con el que estn hechos.




1.2 TIPOS DE REFRIGERACIN.

En la actualidad existen 5 tipos de aplicacin de la refrigeracin, los cuales son: 1. Domestica. 2. Comercial. 3. Industrial. 4. Aire Acondicionado. 5. Marina.

1.2.1 REFRIGERACIN DOMESTICA.

El campo de la refrigeracin domestica esta limitado principalmente a refrigeradores y congeladores caseros.

Las unidades domesticas generalmente son de tamao pequeo tenindose capacidades de potencia que fluctan entre 201 y HP.

Fig.1.2 Refrigeracin domestica. Fig.1.3 Refrigerador domestico.

1.2.2 REFRIGERACIN COMERCIAL.

La refrigeracin comercial se refiere al diseo, instalacin y mantenimiento de unidades de refrigeracin del tipo que se tiene en establecimientos comerciales para su venta al menudeo, restaurantes, hoteles e instituciones que se dedican al almacenamiento, exhibicin, procesamiento y a la distribucin de artculos de comercio perecederos de todo tipo.

Fig.1.4 Refrigeradores comerciales.




1.2.3 REFRIGERACIN INDUSTRIAL.

La refrigeracin industrial a menudo es confundida con la refrigeracin comercial porque la divisin entre estas dos reas no esta claramente definida. Como regla general, las aplicaciones industriales son ms grandes en tamao que las aplicaciones comerciales y la caracterstica que las distingue es que se requiere un empleado para su servicio, que por lo general es un ingeniero. Algunas aplicaciones industriales tpicas son plantas de hielo, grandes plantas empacadoras de alimentos, cerveceras, lecheras y plantas industriales, tales como refineras de petrleo, plantas qumicas, plantas huleras, etc.

Fig.1.5 Sistema de refrigeracin industrial. Fig.1.6 Estructura de una cmara frigorfica Industrial.

1.2.4 REFRIGERACIN MARINA.

La refrigeracin marina se refiere a la realizacin a bordo de embarcaciones de transporte y cargamento sujeto a deterioro as como refrigeracin de los almacenes del barco.

1.2.5 AIRE ACONDICIONADO.

El aire acondicionado es la tcnica para controlar los factores que afectan las condiciones fsicas y qumicas de la atmsfera dentro de cualquier espacio destinado a ocuparse por personas para su comodidad o bien para realizar procesos industriales. Los sistemas de refrigeracin son parte fundamental en los proyectos de acondicionar espacios con aire fri.

Fig.1.7 Equipos de aire acondicionado.




1.3 SISTEMAS DE REFRIGERACIN.

Se entiende por sistemas de refrigeracin los sistemas destinados a disminuir el calor de un fluido, producto o espacio, por intercambio calorfico con un refrigerante para reducir su temperatura y lograr as su conservacin.

La finalidad de la refrigeracin moderna es muy variable y va desde conservar un producto hasta llegar a un proceso.

Debido a la gran variedad de productos que hay hoy en da es de suma importancia su conservacin para usos posteriores, es por ello que existen varios sistemas de refrigeracin que son especficos para la conservacin ya que obedecen ciertos parmetros aptos para productos especficos. Estos sistemas se dividen en 4 principales tipos:

Enfriamiento. Refrigeracin. Congelamiento. Proceso criognico.

1.3.1 ENFRIAMIENTO.

Los sistemas de enfriamiento operan normalmente con temperaturas que van desde + 15C a + 2C (59F a 35.6F). Aun cuando en algunos casos existe una disminucin de temperatura hasta los 0C (32F), en este proceso nunca se presenta un cambio de estado en la sustancia que se maneja y solamente se elimina calor sensible. Su aplicacin es muy amplia y se utiliza en productos que requieren conservacin y la temperatura en que se encuentran son solo para efectos de gusto.

Como ejemplo tenemos:

Enfriadores de bebidas carbonatadas. Enfriadores de productos lcteos. Sistemas de acondicionamiento de aire.

Fig.1.8 Sistema convencional de enfriamiento Fig.1.9 Equipo de aire acondicionado. Sistema TWIN COOLING.




1.3.2 REFRIGERACIN.

Los niveles de temperatura de este proceso comprenden valores ligeramente superiores de los 0C a -18C (32F a -0.4F) aproximadamente. En este proceso si existe cambio fsico y lgicamente eliminacin de calor latente. Este proceso se utiliza para la conservacin de productos llevando a cabo los procedimientos adecuados, se pueden mantener estos productos de 2 semanas hasta un mes aproximadamente. Es utilizado ampliamente en instalaciones domesticas, comerciales y de investigacin.

Fig.1.10 Refrigeracin domestica, comercial y de investigacin.

1.3.3 CONGELAMIENTO.

Este proceso opera entre - 18C y - 40 C (-0.4F y - 40F) y en este proceso tambin existe cambio de estado en la sustancia y tambin se elimina calor latente. No obstante en algunos casos solamente se elimina calor sensible, por ejemplo, cuando se conserva la carne congelada en la transportacin. Su principal utilidad esta en el rea comercial, industrial y de investigacin. El periodo de conservacin va desde un mes hasta un ao dependiendo del producto y que procedimientos se empleen.

Fig.1.11 Tnel de congelacin de pescado por CO 2 .




1.3.4 PROCESO CRIOGNICO.

Es un proceso que opera desde - 40C (- 40F) a valores cercanos al cero absoluto. Esto implica el cambio de estado fsico en la sustancia si esta se encuentra en forma liquida o contiene agua. Su aplicacin es muy fuerte en el rea industrial y de investigacin, tambin desarrollndose en reas comerciales. Este proceso trata de la preservacin de los productos alimenticios en sus caractersticas o condicin muy crtica.

Fig.1.12 Cmara de proceso criognico. Fig.1.13 Diagrama de un proceso criognico.




1.4 SISTEMAS DE REFRIGERACIN MECNICO POR COMPRESIN DE VAPORES.

Los sistemas de refrigeracin mecnico por compresin de vapores consisten bsicamente de los equipos indispensables para obtener un ciclo termodinmico cerrado. Inicialmente y de forma muy esquemtica los elementos principales intervienen en un ciclo de refrigeracin por compresin de vapor son los que se representan en la figura siguiente:

Fig.1.14 A evaporador, B compresor, C condensador y D dispositivo de expansin. Ciclo de refrigeracin por compresin de vapor.

1.4.1 CICLO BSICO DE LA REFRIGERACIN.

Por el estudio de las propiedades termodinmicas de las sustancias se facilit el desarrollo de la refrigeracin, pues se descubri que en algunas de estas, su punto de ebullicin a presin normal es inferior a 0 C (32 F). Aprovechando esta propiedad se obtiene el primer sistema de refrigeracin por compresin de gas refrigerante.

El sistema de refrigeracin consiste bsicamente en cuatro equipos indispensable para obtener un ciclo cerrado.

1.- Compresor. 2.- Condensador. 3.- Vlvulas de expansin. 4.- Evaporador.




1.4.2 FUNCIONAMIENTO DEL CICLO BSICO DE LA REFRIGERACIN.

Ganancia de calor Disipacin del calor

Fig.1.15 Diagrama del ciclo bsico de refrigeracin.

El refrigerante es el medio de transporte para extraer la energa en forma de calor desde el evaporador, y en el condensador donde ser desechado el calor hacia el medio de condensacin. Un cambio de estado de lquido a vapor y viceversa permite al refrigerante absorber y descargar grandes cantidades de calor en forma repetitiva, respectivamente.

Existen dos presiones en el sistema mecnico de refrigeracin, que son la presin de evaporacin (baja presin de sistema) y la presin de condensacin (alta presin del sistema).

El refrigerante lquido es alimentado a la vlvula de expansin a alta presin, en el cual lleva acabo un proceso isotrmico (antes pasa por un recibidor de lquido y un filtro deshidratador los cuales no son equipos bsicos). Esta vlvula separa los lados de alta y baja presin.

La vlvula termosttica de expansin mediante un proceso isotrmico provoca una cada de presin (reduccin de presin) por medio de un pequeo orificio, esto provoca a su vez que el refrigerante, que antes se encontraba en estado lquido reduzca su temperatura (correspondiente a la nueva presin).

El refrigerante en estas condiciones entra al evaporador donde debido a su nueva temperatura que es baja, va absorbiendo calor y llega a su estado de vapor saturado, el cual desarrolla un proceso isobarico. El calor fluye a travs de las tuberas del evaporador hacia el refrigerante, esta absorcin del calor por el refrigerante contina hasta que al salir del evaporador donde tiene una caracterstica de vapor por cierto grado de sobrecalentamiento.

Refrigerante liquido de baja presin y baja temperatura.

Refrigerante gaseoso de alta presin y alta temperatura ala salida del compresor

Refrigerante liquido de alta presin y baja temperatura.

Compresor

Evaporador

Condensador

Elemento restrictivo.

Refrigerante en forma de gas por la ganancia de calor del

producto




Vlvula de

Expansin Compresor

Condensador

Una vez que se ha absorbido calor en el evaporador, el vapor refrigerante viaja a travs de la lnea de succin hacia la entrada del compresor. El compresor mediante un proceso Isoentrpico toma el vapor a baja presin y la comprime aumentando tanto su presin como su temperatura hasta superar la del medio de condensacin, esto con el fin de que haya transferencia de calor de l vapor comprimido hacia el medio de condensacin. El vapor caliente y de alta presin es bombeado fuera del compresor a travs de la vlvula de descarga hacia el condensador.

El condensador es un intercambiador de calor en el cual se enfra el vapor que viene del compresor (proceso Isoentropico). Conforme la temperatura del vapor refrigerante alcanza la temperatura de saturacin correspondiente a la alta presin del condensador, el vapor se condensa (se vuelve lquido) y fluye al recibidor, de donde se alimentar a la vlvula de expansin para comenzar nuevamente el ciclo.

P

4 Tc 3 Pc

Pe Te 1 2

H Fig.1.16 Ciclo termodinmico bsico de refrigeracin.

Fig.1.17 Equipo demostrativo del ciclo bsico de refrigeracin.

Pc =Presin de condensacin. Pe= Presin de evaporacin. Tc= Temperatura de condensacin. Te= Temperatura de evaporacin.

1-2 proceso de evaporacin isobarico. 2-3 Proceso de compresin isoentropico. 3-4 proceso de condensacin isobarico. 4-1 proceso de expansin isotrmico.




1.4.3 DIAGRAMA PRESIN-ENTALPIA (DIAGRAMA DE MOLLIER).

Estos diagramas sirven como herramienta valiosa para analizar y comprender el funcionamiento de un sistema de refrigeracin.

El diagrama de Mollier se debe de utilizar para graficar los ciclos de refrigeracin, adems nos sirven para detectar problemas prcticos en la operacin de un sistema.

El diagrama representa al refrigerante. En una representacin grafica de los datos contenidos en las tablas termodinmicas. El diagrama muestra los tres estados fsicos diferentes: lquido, lquido-vapor y vapor; as como se muestra en la figura 1.18. Las lneas de frontera convergen al aumentar la presin y linealmente se juntan en un punto crtico, el cual presenta la condicin lmite para la existencia de refrigerante lquido. A temperaturas mayores que la crtica el refrigerante puede existir solamente en forma gaseosa.

La condicin del refrigerante en cualquier estado termodinmico puede quedar representada por un punto en el diagrama de Mollier (P-h.) El punto sobre el diagrama (P-h) que representa a la condicin del refrigerante para cualquier estado termodinmico en particular puede ser trazado si se conocen dos propiedades cualesquiera del estado del refrigerante. Una vez localizado el punto sobre el diagrama podrn obtenerse de la grafica todas las dems propiedades del refrigerante para dicho estado.

Tal como se muestra en la figura 1.18, la grafica esta dividida en tres reas separadas una de otra por la lnea de liquido saturado y vapor saturado. El rea sobre la grafica que esta en la parte izquierda de la lnea de lquido saturado, se le llama regin sub-enfriada para cualquier punto en la regin sub-enfriada, el refrigerante esta en la fase liquida y su temperatura es menor a la temperatura de saturacin correspondiente a su presin. El rea que esta a la derecha de la lnea de vapor saturado es la regin de sobrecalentamiento y el refrigerante esta en la forma de vapor sobrecalentado. La seccin del diagrama comprendida entre las lneas de lquido saturado y vapor saturado es la regin de mezclas y representa el cambio de fase del refrigerante entre las fases liquida y de vapor. La separacin entre dos puntos a lo largo de cualquier lnea a presin constante, proporcionara lecturas en la escala de entalpa colocada en la parte inferior del diagrama para obtener el calor latente de vaporizacin del refrigerante a dicha presin. Las lneas de liquido saturado y vapor saturado no son con exactitud paralelas entre si por lo que el calor latente de vaporizacin del refrigerante varia con la presin a la cual ocurre el cambio de fase.




INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA


En la Fig. 1.18. Se presenta el diagrama Presin-Entalpa del refrigerante R-12.

Fig.1.18 Diagrama presin-entalpa para el refrigerante R-12.Entalpa en ( )./ lbBtu




Fig.1.19 Esquema P-h mostrando las 3 regiones de la grafica y los cambios de direccin de fase.

Fig.1.20 Esquema del diagrama P-h mostrando trayectorias de presin constante, temperatura constante, volumen constante, entalpa constante y entropa constante.

Regin subenfriada (El refrigerante esta en

forma de liquido subenfriado)

Regin de sobrecalentamiento

(El refrigerante esta en forma de vapor sobrecalentado)

Liquido a vapor

Vapor a lquido

Regin de cambio de fase (El refrigerante es una mezcla de

vapor lquido.) Punto critico

Presin Cte.

Curva de vapor saturado

Temperatura Cte.

Entalpa Cte.

Temperatura Cte.

Entropa Cte.

Volumen Cte.

Curva de liq. Saturado




Con ayuda de los diagramas anteriores podemos indicar las 5 propiedades de un refrigerante las cuales son:

1.- PRESIN. Las lneas de presin constante corren en forma horizontal a travs del diagrama. La escala de presin no esta graduada en intervalos constantes sino que sigue una escala logartmica, lo cual permite un amplio rango de cobertura en un diagrama de tamao razonable.

2.- ENTALPA. Las lneas de entalpa constante con verticales. En un proceso de flujo constante, tal como sucede en un flujo refrigerante, la entalpa representa el contenido de energa calorfica por cada libra de refrigerante.

3.- TEMPERATURA. Por lo general las lneas de temperatura constante corren en direccin vertical en las zonas de vapor sobrecalentado y de lquido sub-enfriado. En la zona de mezcla siguen una direccin horizontal entre las lneas de saturacin. El diagrama, normalmente simplificado incluye lneas de temperatura solamente en la zona de sobrecalentamiento. En la zona mixta se muestra los puntos de interseccin con las lneas de saturacin.

4.- VOLUMEN ESPECFICO. La lnea de volumen especfico se extiende desde la lnea de vapor saturado hacia la zona de vapor sobrecalentado y forman un pequeo ngulo con la horizontal.

5.- ENTROPA. Las lneas de entropa constante se extienden desde la lnea de vapor saturado hacia la zona de vapor sobrecalentado y forman un cierto ngulo con las lneas de volumen especfico. Estas lneas aparecen solamente en la zona de sobrecalentamiento por que es donde ordinariamente se requieren los datos de entropa, la cual esta relacionada con la disponibilidad de energa.

El ciclo completo de refrigeracin representa la historia de una libra de refrigerante fluyendo una vez a travs del sistema.

Conociendo simplemente las temperaturas de condensacin y de evaporacin podemos representar en el diagrama de Mollier el ciclo de refrigeracin completo. En el propio diagrama se puede leer los valores para cada una de las propiedades del refrigerante en forma directa. Los cambios de esos valores o magnitudes pueden seguirse a travs de cada proceso.

1.4.4 SISTEMA DE REFRIGERACIN DIRECTO.

Cualquier superficie de transferencia de calor dentro de la cual un lquido voltil (refrigerante) es expandido y evaporado a fin de producir un efecto de enfriamiento se le llama evaporador de expansin directa y al lquido as evaporado es conocido como refrigerante de expansin directa. Un sistema de refrigeracin de expansin directa es aquel en el cual el evaporador del sistema emplea un refrigerante de expansin directa, y este se encuentra en contacto directo con el espacio o con el material que esta siendo refrigerado, o esta localizado en ductos de aire que dan servicio a dichos espacios.




Por lo tanto se pueden decir que un sistema de refrigeracin directo posee las siguientes caractersticas:

El evaporador va colocado precisamente dentro del espacio a enfriar. La refrigeracin til se lleva acabo en el evaporador. El sistema opera con un solo refrigerante. Posee dos transmisores de calor (evaporador y condensador).

Fig.1.21 Diagrama de un ciclo de refrigeracin directo.

1.4.5 SISTEMA DE REFRIGERACIN INDIRECTO.

Con frecuencia resulta inconveniente o antieconmico circular un refrigerante en expansin directa al rea o reas donde se requiere enfriamiento. Para tales casos se emplea un sistema de refrigeracin indirecto que es una modificacin al sistema de refrigeracin directo. El agua o salmuera (o algn otro lquido apropiado) es enfriado por un refrigerante de expansin directa en un enfriador de lquido y despus es bombeado a travs de tuberas apropiadas hacia el espacio o producto por refrigerar.

Por lo tanto se puede decir que un sistema de refrigeracin indirecto tiene las siguientes caractersticas:

El evaporador va colocado dentro de un tanque perfectamente aislado trmicamente el cual a su vez contiene una solucin salina llamada salmuera que es la que circula por el espacio o cuerpo a enfriar.

El sistema opera con dos refrigerantes, un refrigerante primario en cargado de enfriar al refrigerante secundario y este ltimo tiene como finalidad llevar a cabo la conservacin del producto, sustancia o espacio.

Funciona con 3 transmisores de calor, evaporador, condensador y un tercer transmisor que puede ser el espacio.

Refrigeracin til Del producto,

sustancia o espacio Evaporador

Condensador

Baja presin Alta presin

Compresor

E. Restrictivo




Temperatura requerida Primaria

De la sustancia Producto o espacio.

Evaporador, donde tiene lugar la Temp. Requerida secundaria.

A travs de muchos aos, varios ingenieros en base a su experiencia han propuesto estndares de temperatura para clculos en la prctica, estas temperaturas tienen los siguientes rangos:

El refrigerante secundario debe tener una diferencia de temperatura ( T ) entre la entrada y la salida de el transmisor de calor secundario, de 10F para sistemas de mediana capacidad y de 15 F para sistemas de alta capacidad (ver figura 1.23).

La temperatura requerida primaria o temperatura de diseo del producto deber estar entre 5 F y 6 F arriba de la temperatura de salida del refrigerante secundario en el transmisor de calor secundario.

Fig.1.22 Diagrama de un ciclo de refrigeracin indirecta que utiliza aire como refrigerante secundario.

Fig.1.23 Diagrama de un ciclo de refrigeracin indirecta que utiliza salmuera como refrigerante secundario para la fabricacin de hielo.

Condensador

V.E. Z.A. P. Z. B. P.

Z. B. P.

Z. A. P.

Compresor Refrigerante primario

Refrigerante secundario (Aire)

Difusor de expansin directa (manejadora de aire + evaporador )

Aire fri Aire caliente

Transmisor de calor secundario

Refrigerante primario

Salmuera fra

Salmuera caliente

T Condensador Compresor

V.E.

Salmuera como refrigerante secundario




1.5 CONCEPTOS FUNDAMENTALES.

1.5.1. TERMODINMICA.

Rama de la fsica que se encarga de estudiar todo lo relativo a las transformaciones de energa, en sus formas de calor y trabajo, as como las relaciones entre las diferentes propiedades fsicas de las sustancias en las cuales se lleva a cabo dichas transformaciones. (Principalmente de aquellas propiedades que estn relacionadas funcionalmente con el calor y la temperatura).

Fig.1.24 Tipos de energa.

1.5.2. LEY CERO DE LA TERMODINMICA.

A este principio se le llama "equilibrio trmico". Si dos sistemas A y B estn a la misma temperatura, y B est a la misma temperatura que un tercer sistema C, entonces A y C estn a la misma temperatura.

1.5.3. PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA.

La energa es entidad permanente en el universo fsico, no se puede crear ni destruir, pero se puede transformar de unas formas a otras, en cantidades equivalentes. Este Principio establece la imposibilidad de la existencia del mvil perpetuo de primera especie, es decir, ninguna mquina puede producir un trabajo sin el correspondiente consumo de energa. Para que se cumpla este principio en todas las transformaciones, reales o ideales, perfectas o imperfectas, tiene que existir un balance de energa entre el sistema y el medio exterior.

E medio exterior + E sistema = 0

Fig.1.25 Energa en el espacio.




1.5.4. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA.

Es imposible, mediante un proceso cclico transformar completamente en trabajo, el calor absorbido por un sistema. Ningn proceso puede consistir nicamente en la transferencia de calor de un nivel de temperatura dado a otro superior. Una tercera definicin del Segundo Principio es: Ninguna mquina puede operar en forma tal que su nico efecto (en el sistema y en los alrededores) sea la conversin completa del calor absorbido por el sistema en trabajo.

1.5.5. TERCERA LEY DE LA TERMODINMICA.

La Tercera de las leyes de la termodinmica, propuesto por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un nmero finito de procesos fsicos. Puede formularse tambin como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropa tiende a un valor constante especfico. La entropa de los slidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto. No es una nocin exigida por la Termodinmica clsica, as que es probablemente inapropiado tratarlo de ley.

1.5.6. ENERGA.

La cantidad de energa que posee un cuerpo es siempre igual a la cantidad de trabajo que el cuerpo puede hacer para pasar de una posicin o condicin a otra. Es la sustancia o materia prima con que esta hecho el universo.

Fig.1.26 Conversin de los tipos de energa.




1.5.7. FUERZA.

Una fuerza (F) se define como un empujar o un jalar. Una fuerza tiende a poner a un cuerpo en movimiento o de producirle reposo a un cuerpo que esta en movimiento o cambiar la direccin del movimiento del cuerpo. Tambin puede cambiar el tamao o el perfil del mismo.

( )( )amF =

1.5.8. PRESIN.

Es la fuerza ejercida por unidad de rea. Puede describirse como una medida de la intensidad de una fuerza en un punto cualquiera sobre la superficie de contacto. Cuando una fuerza esta distribuida uniformemente sobre un rea, la presin ser la misma sobre cualquier punto de la superficie de contacto y podr ser calculada dividiendo la fuerza total ejercida entre el rea total sobre la cual la fuerza esta aplicada.

AFP =

1.5.9. PRESIN ATMOSFRICA.

La tierra esta rodeada de una cubierta de aire atmosfrico que se extiende hacia arriba de la superficie de ella hasta una distancia de 50 millas o mas, debido a que este aire tiene masa y esta sujeta a la accin de la gravedad, esta ejerce una presin que se conoce como presin atmosfrica. La presin atmosfrica no permanece constante sino que varia algo con la temperatura, humedad y algunas otras condiciones. La presin atmosfrica vara tambin con la altura, disminuyendo su valor a medida que se incrementa esta.

Fig.1.27 Presin atmosfrica.




1.5.10. PRESIN MANOMTRICA.

La presin manomtrica es la presin que puede leerse en un manmetro.

Fig.1.28 Manmetros de tubo de Bourdon.

1.5.11. PRESIN ABSOLUTA.

Se entiende por presin absoluta a la presin total o verdadera. Es importante comprender que los manmetros estn calibrados para leer cero cuando la presin es igual a la atmosfrica y que ningn manmetro mide la presin total o verdadera que un fluido tiene en un depsito. Cuando la presin del fluido es mayor que la atmosfrica. La presin absoluta del fluido en el depsito se determina agregndole la presin atmosfrica a la presin manomtrica y cuando la presin del fluido es menor que la atmosfrica se resta la presin manomtrica de la presin atmosfrica.

Fig.1.29 Relacin entre presin absoluta y manomtrica, suponiendo presin baromtrica estndar.




1.5.12. ESTADOS DE LA MATERIA.

Para cualquier cuerpo o agregado material considerado, modificando las condiciones de temperatura, presin o volumen se pueden obtener distintos estados de agregacin, denominados estados de agregacin de la materia, con caractersticas peculiares.

Fase slida.

Un material en fase slida tiene una cantidad relativamente pequea de energa potencial interna. Las molculas del material estn bastante ligadas entre s por fuerzas de atraccin y por la fuerza de gravedad. Un solid conserva su tamao y forma, no es comprensible y ofrece mucha resistencia a cualquier efecto para producirle un cambio en su forma.

Fase lquida.

Las molculas de un material en fase liquida tienen mas energa que las de un materiales la fase slida y no se encuentran tan rgidamente ligadas entre s. Aun cuando un lquido prcticamente no es compresible reteniendo su tamao y debido a que la estructura molecular del fluido no retiene su forma adopta la forma del recipiente que lo contiene.

Fase de vapor o gaseosa.

Las molculas de un material en la fase gaseosa tienen una energa bastante mayor que la que se tiene en la fase liquida. Se tiene la suficiente energa para vencer todas las fuerzas de restriccin. No se le encuentra muy ligadas por las fuerzas de atraccin ni por la fuerza de gravedad. En consecuencia las molculas pueden desplazarse a velocidades altas y estar chocando unas con otras. Por esta razn no retiene su tamao ni su forma hacindolo compresible.

Fig.1.30 Estructura molecular de los 3 estados de la materia. Solid, lquido y gas.




1.5.13. CAMBIO DE FASE.

Se denomina cambio de estado a la evolucin de la materia entre varios estados de agregacin sin que ocurra un cambio en su composicin. Los tres estados bsicos son el slido, el lquido y el gaseoso.

Fig.1.31 Cambios de estado.

Los dos parmetros de los que depende que una sustancia o mezcla se encuentre en un estado o en otro son la temperatura y la presin. Un aumento de temperatura o una reduccin de la presin favorecen la fusin, la evaporacin y la sublimacin, mientras que un descenso de temperatura o un aumento de presin favorecen los cambios opuestos.

4.500 C No hay slidos. 6.000 C No hay lquidos (solo gases).

10.000 C Slo plasma.

1.5.14. PROCESO TERMODINMICO.

Se sabe que hubo un proceso cuando los valores de las propiedades cambiaron. Es un cambio de estado.

1.5.15. CICLO TERMODINMICO.

Sucesin de procesos termodinmicos a que se somete un fluido al final de los cuales este vuelve a sus condiciones iniciales.




1.5.16. CALOR.

Termodinmicamente se define calor como energa en transito de un cuerpo a otro como resultado de una diferencia de temperatura entre los dos cuerpos.

Fig.1.32 El sol como fuente primaria de calor.

Fig.1.33 Ciclo de la energa gracias ala transmisin de calor.

1.5.17. UNIDAD TRMICA BRITNICA (BTU).

La unidad trmica britnica esta definida como la cantidad de calor necesario para cambiar la temperatura de 1 libra-masa de agua a 1F. Proporcionndole 1Btu a 1 libra de agua, aumentara su temperatura en 1F. Por analoga, quitndole a 1 libra de agua Btu, su temperatura descender a 1F.

1.5.18. CLCULO DE LA CANTIDAD DE CALOR.

De acuerdo a la definicin de calor especfico, es evidente que la cantidad de energa suministrada, o extrada, a una masa conocida de material para producirle un cambio especfico en su temperatura puede obtenerse a partir de la siguiente relacin.

))()(( 12 TTcmQ =

Donde: Q = Cantidad de energa trmica en unidades trmicas britnicas (Btu). m= Masa expresada en libras. c = Calor especifico en Btu por libra por grados Fahrenheit (Btu/lb F). T 1 = Temperatura inicial en grados Ranking o en grados Fahrenheit. T 2 = Temperatura final en grados Ranking o en grados Fahrenheit, consistente con T 1 .




1.5.19. DIRECCIN Y RAZN DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR.

Pasara calor de un cuerpo a otro cuerpo solo cuando exista una diferencia de temperatura entre los dos cuerpos, cuando un cuerpo esta en equilibrio trmico (es decir a la misma temperatura) con sus alrededores, no habr transferencia de calor entre el cuerpo y sus alrededores.

La transferencia de calor siempre ocurre de una regin de temperatura alta a una regin de temperatura baja (de un cuerpo caliente a un cuerpo fri) y nunca en direccin opuesta. La razn de transferencia de calor siempre, es proporcional a la diferencia de temperatura que causa la transferencia.

1.5.20. MTODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

La transferencia de calor ocurre de tres maneras: (1) por conduccin, (2) por conveccin y (3) por radiacin.

Fig.1.34 Formas de transferencia de calor.

1.5.21. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIN.

La transferencia de calor por conduccin ocurre cuando la energa es transmitida por contacto directo entre las molculas de un cuerpo simple o entre molculas de dos o ms cuerpos con buen contacto trmico entre ambos. La razn de transferencia de calor por conduccin, esta en proporcin directa a la diferencia de temperatura que se tienen entre las partes de alta y baja temperatura




La transferencia de energa de molcula a molcula es similar a la que se tiene entre las bolas de una mesa de billar, donde toda o alguna parte de la energa del movimiento de una bola es transmitida en el momento del impacto a las otras bolas contra las cuales choca.

Fig.1.35 Transferencia de calor por contacto directo (Conduccin).

1.5.22. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIN.

La transferencia de calor por conveccin ocurre cuando el calor se desplaza de un lugar a otro por medio de corrientes establecidas mediante un medio que fluye. Estas corrientes se conocen como corrientes de conveccin y se producen debido al cambio de densidad producindose a travs de la expansin de la porcin calentada del fluido. Cuando se calienta cualquier porcin de un fluido, este se expande y se aumenta su volumen por unidad de masa. Entonces la proporcin calentada se vuelve mas ligera, desplazndose hacia arriba la que de inmediato es remplazada por una porcin mas fra, que es la parte mas pesada del fluido.

Fig.1.36 (Ay B) Formacin de corrientes de conveccin de un depsito de agua calentado en el fondo de su parte central.

A B




1.5.23. TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIN.

La transferencia de calor por radiacin ocurre en la forma de movimiento ondulatorio similar a ondas ligeras en donde a energa se transmite de un cuerpo a otro sin la necesidad de la intervencin de la materia. A la energa trmica transmitida por movimiento de ondas se le llama energa radiante. La tierra recibe calor del sol por radiacin, la energa solar produce vibracin en las molculas y es impartida en forma de ondas de energa radiante al espacio que rodea al sol las ondas de energa viajan billones de millas hasta llegar a la tierra. Esta energa es absorbida y transformada en energa interna de modo que el movimiento vibratorio del cuerpo caliente (sol) es reproducido en el cuerpo fri (la tierra).

Fig.1.37 Transferencia de calor por radiacin solar.

1.5.24. ENTROPA.

La entropa al igual que la entalpa es una propiedad calculable de la materia. La entropa (S) de una determinada masa de material en una condicin cualquiera dada, es una expresin de la energa total transferida al material por grado de temperatura absoluta para llevar al material a su condicin real, desde un punto de referencia cero seleccionado arbitrariamente. Para un fluido cualquiera, el punto de referencia para el clculo de su entropa es el mismo punto considerado para el clculo de la entalpa.

Donde: =Q Energa trmica transferida en Btu/lb. =S Cambio de entropa en Btu/lb.-F

Tm = Temperatura absoluta promedio en R

SQTm

TmQS

TmSQ

=

=

= ))((




1.5.25. ENTALPA.

Es una propiedad calculable de la materia que algunas veces ha sido muy probablemente definida como calor total. Ms especficamente la entalpa (H), de una masa dada de un material a una condicin termodinmica conocida, es la suma de todas las energas suministradas a la misma para mantenerla en su condicin actual con respecto a una condicin inicial conocida arbitrariamente como punto de entalpa cero.

JPv

uh +=

Donde: h = Entalpa en Btu/lb. u = Energa interna en Btu/lb. P = Presin absoluta en lbs./ft 2 v = Volumen especifico en ft 3 /lb. J = Equivalente energa mecnica (778 ft-lb./Btu).

1.5.26. CALOR ESPECFICO.

El calor especfico de cualquier sustancia es la cantidad de energa (calor) en Btu necesaria para producir un cambio de temperatura de 1 F a 1 lb-masa. Por ejemplo, el calor especifico del latn es 0.089 Btu / lbF. Esto indica que se debe suministrar 0.089 Btu a 1lb de latn para aumentar su temperatura en 1F. Inversamente, 0.089 Btu debern extraerle para reducir en 1F la temperatura del latn. El calor especfico de una sustancia cambia significativamente con un cambio de fase.

SUBSTANCIAS TEMPERATURA C CALOR ESPECIFICO EN CALORIAS A 15C

Aluminio 0 0,2079 Cobre 20 0,0921 Hierro 20 0,107

Oro 18 0,0312 Plomo 20 0,0306 Plata 20 0,0558

Estao 18 0,0542 Cinc 20 0,0925

Amianto 20-98 0,195 Vidrio (de termmetros ) 19-100 0,1988

Granito 12-100 0,192 Helio -100 0,329

Cuarzo 12-100 0,188 Madera 0,42

Alcohol etlico 0 0,535 Alcohol metlico 0 0,566

Amoniaco 0 1,098 Glicerina 0 0,540

Glicol 0 0,544

Tabla 1.1 Tabla de calor especfico de substancias corrientes




1.5.27. CALOR SENSIBLE.

A la energa trmica (calor) aadida o retirada que cause o produzca un cambio en la temperatura de la sustancia se le llama calor sensible.

Donde: =sQ Cantidad de energa trmica sensible en BTU.

m = Masa en libras. =BST Temperatura de bulbo seco en F.

1.5.28. CALOR LATENTE.

A la energa trmica (calor) aadida o retirada que cause o produzca un cambio en la fase de la sustancia se le llama calor latente.

( )( )fgL hmQ = Donde:

=LQ Cantidad de energa trmica latente en BTU. m = Masa en libras.

=fgh Calor latente de vaporizacin en .lb

Btu .

1.5.29. CALOR TOTAL.

Es el calor total que se le agrega o se le retira a una sustancia.

Q sensible + Q latente = Q total

1.5.30. CALOR LATENTE DE FUSIN.

Cantidad de calor que debe adsorber o ceder 1 libra-masa de una sustancia, para pasar de la fase slida a la fase liquida o viceversa en cualquier direccin en su punto de fusin.

Donde: Q = Cantidad de calor latente en Btu. m = Masa expresado en lbs.

ifh = Calor latente de fusin en .lb

Btu .

))(( ifLF hmQ =

( )( )( )BSs TcpmQ =




1.5.31. CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN.

La cantidad de energa (calor) que una 1 libra-masa de lquido debe adsorber para pasar de la fase de vapor, o ceder para pasar de la fase de vapor a la fase liquida, se le llama calor latente de vaporizacin.

Donde: lVQ = Cantidad de calor latente en Btu.

m = Masa expresado en libras fgh = Calor latente de vaporizacin en

.lbBtu .

1.5.32. CALOR LATENTE DE SUBLIMACIN.

El proceso de sublimacin es el cambio directo de un slido a un vapor sin pasar por el estado lquido, que puede ocurrir en algunas sustancias. El ejemplo ms comn es el uso del CO 2 , o sea dixido de Carbono o hielo seco para enfriar. El mismo proceso puede ocurrir con hielo abajo de su punto de congelacin, y se utiliza tambin en algunos procesos de congelamiento a temperaturas extremadamente bajas y altos vacos. El calor latente de sublimacin es igual a la suma de calor latente de fusin y el calor latente de evaporacin.

1.5.33. VOLUMEN.

El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.

1.5.34. VOLUMEN ESPECFICO.

Volumen ocupado por una unidad de masa de una sustancia a una temperatura dada. Generalmente expresada en m/Kg. o ft/lb. a 21 C o 70 F. En el caso de los gases el volumen es afectado de manera importante por la temperatura y la presin.

1.5.35. TEMPERATURA.

Es una propiedad de la materia. Es una medida del nivel de la presin trmica de un cuerpo. Una temperatura alta indica un alto nivel de presin trmica se dice que el cuerpo esta caliente. A si mismo una temperatura baja indica un nivel bajo de presin trmica y se dice que el cuerpo esta fri. Es un ndice de la velocidad molecular promedio.

))(( fglV hmQ =

)()( LVLFLS QQQ +=




1.5.36. TEMPERATURA ABSOLUTA.

A las lecturas de temperatura obtenidas a partir del cero absoluto se les designa con el nombre de temperatura absoluta y pueden expresarse en grados Fahrenheit o Celsius. Una lectura de temperatura en la escala Fahrenheit puede convertirse en temperatura absoluta sumndole 460 y la temperatura resultante ser en grados Ranking (R). De igual manera las temperaturas Celsius pueden convertirse a temperaturas absolutas agregando 273 y la temperatura resultante ser en grados Kelvin (K).

Fig.1.38 Escalas de medicin de la temperatura. Tabla 1.2 conversiones de temperatura.

1.5.37. TEMPERATURA DE SATURACIN.

La temperatura de saturacin es la condicin de temperatura y presin en la cual el lquido y el vapor pueden existir simultneamente. Un lquido o vapor esta saturado cuando est en su punto de ebullicin (para el nivel del mar, la temperatura de saturacin del agua es de 100 C o 212 F). A presiones ms altas la temperatura de saturacin aumenta, y disminuye a presiones ms bajas.

1.5.38. PUNTO DE EBULLICIN.

El punto de ebullicin de un compuesto qumico es la temperatura que debe alcanzar este para pasar del estado lquido al estado gaseoso; para el proceso inverso se denomina punto de condensacin.

De grados Fahrenheit a grados Celsius. 0.555(F 32) = C

De grados Celsius a grados Fahrenheit. (1.8 x C) + 32 = F

De grados Celsius a grados Kelvin. C + 273.15 = K

De grados Kelvin a grados Celsius. K 273.15 = C

De grados Fahrenheit grados Ranking. F + 460 = R

De grados Ranking a grados Fahrenheit. R 460 = F




1.5.39. SOBRECALENTAMIENTO.

Una vez que un lquido haya sido vaporizado, la temperatura del vapor resultante podr aumentarse agregando ms calor. El calor agregado al vapor despus de la vaporizacin es el calor sensible del vapor, mas comnmente conocido como sobrecalentamiento. Cuando la temperatura de un vapor es mayor a la temperatura de saturacin, se dice que el vapor esta sobrecalentado y se le llama vapor sobrecalentado.

1.5.40. SUB ENFRIAMIENTO.

Es el diferencial de calor en un lquido por debajo del calor contenido en su punto de saturacin. Es medido en grados de temperatura por debajo de la saturacin.

1.5.41. VAPOR SOBRECALENTADO.

Cuando un lquido cambia a vapor, cualquier cantidad adicional de calor aumentar su temperatura (calor sensible). Siempre y cuando la presin a la que se encuentre expuesto se mantenga constante. El trmino vapor sobrecalentado se emplea para denominar un gas cuya temperatura se encuentre arriba de su punto de ebullicin o saturacin. El aire a nuestro alrededor contiene vapor sobrecalentado.

1.5.42. LIQUIDOS SUBENFRIADOS.

Cuando un lquido que tenga una temperatura inferior a la temperatura de saturacin correspondiente a la presin mxima existente, se dice que se encuentra subenfriado. Por ejemplo el agua a cualquier temperatura por debajo de su temperatura de ebullicin 100 C a nivel del mar esta sub enfriada.

1.5.43. TONELADA AMERICANA DE REFRIGERACIN.

An en nuestro medio es muy frecuente hablar de toneladas de refrigeracin, la cual es realmente una unidad americana basada en el efecto frigorfico de la fusin del hielo. La tonelada de refrigeracin puede definirse como la cantidad de calor absorbida por la fusin de una tonelada de hielo slido puro en 24 horas. Puesto que el calor latente de fusin de una libra de hielo es de 144 BTU, el calor latente de una tonelada americana (2000 libras) de hielo ser 144 * 2000, o sea 288,000 BTU por 24 horas. Para obtener el calor por hora es necesario dividir entre las 24 horas, lo cual da una cantidad de 12,000 BTU/HORA, que recibe el nombre de TONELADA DE REFRIGERACION. Puesto que el calor latente del hielo en el sistema mtrico es de 80 Kilo-Caloras y que una tonelada americana es igual a 907.187 kilos, la tonelada de refrigeracin es igual a 80 *907.185 o sea 72.575 kilo- caloras por 24 horas, es decir, 3.024 kilo-caloras por hora.




1.5.44. REFRIGERANTE.

Refrigerante es cualquier cuerpo o sustancia que acta como agente de enfriamiento absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia.

Un refrigerante ideal a de cumplir las siguientes propiedades:

Ser qumicamente inerte hasta el grado de no ser inflamable, ni txico, ni explosivo, tanto en estado puro como cuando est mezclado con el aire en determinada proporcin.

No reaccionar desfavorablemente con los aceites o materiales empleados en la construccin de los equipos frigorficos.

No reaccionar desfavorablemente con la humedad, que a pesar de las precauciones que se toman, aparece en toda instalacin.

Su naturaleza ser tal que no contamine los productos almacenados en caso de fuga.

El refrigerante ha de poseer unas caractersticas fsicas y trmicas que permitan la mxima capacidad de refrigeracin con la mnima demanda de potencia.

La temperatura de descarga de cualquier refrigerante siempre disminuye a medida que baja la relacin de compresin. Por lo tanto deseamos que la temperatura de descarga sea la ms baja posible para alargar la vida del compresor.

El coeficiente de conductancia conviene que sea lo ms elevado posible para reducir el tamao y costo del equipo de transferencia de calor.

La relacin presin-temperatura debe ser tal que la presin en el evaporador para la temperatura de trabajo sea superior a la atmosfrica, para evitar la entrada de aire y de humedad en el sistema en caso de fuga.

Temperatura y presin crtica, lgicamente el punto de congelacin deber ser inferior a la temperatura mnima de trabajo.

Finalmente ha de ser de bajo precio y fcil disponibilidad.

1.5.45. REFRIGERACIN.

En general se define a la refrigeracin como cualquier proceso de eliminacin de calor. Ms especficamente, se define a la refrigeracin como la rama de la ciencia que trata con los procesos de reduccin y mantenimiento de la temperatura de un espacio o material a temperatura inferior con respecto de los alrededores correspondientes.




2.1 ANLISIS DEL PROBLEMA.

Clculo y diseo de una cmara de conservacin para productos perecederos en un tiempo aproximado de 7 das cuya temperatura de conservacin real oscila entre los 2 y 5 C bien entre 35.6 y 41F.

2.2 CONDICIONES DE DISEO.

La cmara frigorfica calculada en este proyecto estar localizada en el municipio de Cuautitlan Estado de Mxico. Por lo cual los datos necesarios para el diseo de esta cmara estn referidos a las condiciones climatolgicas de este lugar, estos datos se citaran a continuacin.

2.3 LOCALIZACIN DEL LUGAR. El municipio de Cuautitlan se localiza en la parte noroeste del Valle Cuautitln-Texcoco

al norte del Estado de Mxico. Sus coordenadas son 19 40' de latitud norte y 99 11' de longitud oeste. Su altura es de 2,250 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con los municipios de Teoloyucan y Zumpango; al sur con el municipio de Tultitlan; al este con los municipios de Nextlalpan, Melchor Ocampo y Tultepec; al oeste con los municipios de Tepotzotln y Cuautitln Izcalli.

Cuautitlan cuenta con una temperatura mxima de 32 C, una temperatura de bulbo seco de FTBS 89= y una temperatura de bulbo hmedo de FTBH 63= . En este lugar podemos encontrar un viento con un concepto de valoracin segn la escala de Beaufort como moderado que oscila entre los 29 Km. /h. 18 millas /h. (ver tablas anexo 9 y 11)

2.4 CARACTERSTICAS DEL PRODUCTO.

Como bien se sabe los productos perecederos son aquellos que se descomponen fcilmente, como la leche, las carnes, los huevos y las verduras. En nuestro caso la mayora de nuestros productos ha conservar son verduras y frutas las cuales requieren un trato especial tanto por su delicadeza fsica como por su temperatura de conservacin, es por ello que las tcnicas de conservacin y almacenaje deben ser idneas para cada producto ya que a pesar de oscilar dentro un rango de temperatura de conservacin similar algunos de estos productos son mas delicados que otros.

Los productos a conservar as como las condiciones de almacenamiento y conservacin se mencionan a continuacin:




2.5 PRODUCTOS A CONSERVAR.

Zanahoria Calabaza

Papa Cebolla Jitomate Tomate Meln Papaya Sandia Pia

Brcoli Coliflor Lechuga Epazote Perejil

Aguacate Quesos Jamn Pierna

Longaniza

Tabla 2.1 Lista de productos a conservar.

2.6 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO.

Producto Cantidad (LIBRAS.)

Zanahoria 26,45 Calabaza 44.09 Papa 330.64 Cebolla 308.64 Jitomate 154.32 Tomate 154.32 Meln 33.06 Papaya 66.13 Sandia 79.36 Pia 26.45 Brcoli 19.84 Coliflor 35.27 Lechuga 33.06 Epazote 6.61 Perejil 4.40 Aguacate 66.13 Quesos 66.13 Jamn 198.41 Pierna 66.13 Longaniza 66.13 Total = 1,785.57 Libras.

Tabla 2.2 Cantidad de productos en peso a conservar.




2.7 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO Y CONSERVACIN.

Se considerar en el diseo que el producto entra a la cmara a temperatura ambiente del lugar, y como es para conservacin la temperatura de diseo de almacenamiento se tomara de 32 F.

El producto a conservar es en su mayora frutas y legumbres, se considera que la cmara de conservacin deber fluctuar entre una temperatura de 2 a 5 C 35.6 a 41F que es el rango de temperatura real de conservacin en la que se encuentran la mayora de los productos, sin embargo se tomara 0 C 32 F como temperatura de diseo.

La forma de almacenaje de las frutas y legumbres tendrn una forma especial, estas sern colocadas ya sea en cajas y costales o envueltas en un empaque de plstico y se colocaran en anaqueles dentro de la cmara.

Tambin se hace notar que las aperturas de la cmara son abiertas en forma constante, sin llegar a permanecer abiertas durante el tiempo de servicio del restaurante.

2.8 PLANOS DE LA CMARA.

A continuacin se muestra los planos correspondientes de la cmara as como del lugar donde estar colocada




2.9 MATERIALES DE CONSTRUCCIN.

Para la construccin del cuarto fri se emplearn tanto materiales comunes como especiales que contribuyan de forma eficiente y segura a la conservacin de los productos mencionados anteriormente en base a sus propiedades trmicas, qumicas y mecnicas.

PANEL DE POLIURETANO EXPANDIDO.

La aplicacin in-situ de espuma de poliuretano como aislamiento de cmaras refrigeradas construidas de mampostera o de estructura metlica, reduce los espesores de aislamiento necesarios posibilitando un mayor aprovechamiento de los espacios tiles. Su bajo nivel de absorcin de agua y resistencia al envejecimiento, garantizan una larga vida. La proyeccin continua y la aplicacin sin adhesivos aseguran una cscara uniforme sin juntas, evitando prdidas de frigoras por puentes trmicos.

La resistencia mecnica y rigidez estructural de la espuma de poliuretano, soporta con la cobertura final correspondiente (repello, lmina metlica, placas de fibra de vidrio, etc.) y con los malos tratos que por lo general reciben estos lugares de almacenamiento. La rapidez de aplicacin y posibilidad de reparacin, reformas o ampliacin, la convierten en el material ideal, que se adecua a todas las necesidades requeridas.

La cmara de refrigeracin estar formada casi en su totalidad por paneles de este material con cobertura metlica, excepto el piso el cual llevara loseta asfltica de la que se hablara mas adelante, es por ello que es importante conocer las propiedades ms importantes de este material las cuales se mencionan a continuacin:

Densidad: 45-60 kg/m Fuerza de compresin: 200 N/mm Conductividad trmica: 0,021 W/mK bien 0.17 Btu-plg./ft 2 -F-hr. Coeficiente de friccin: =0,0135 T. de trabajo: -50 a 80 C Humedad: 0 % a 100% Presin dentro del conducto: -2000 a +2000 Ensayo con norma DIN4102: difcilmente inflamable

Fig.2.1 Panel de poliuretano especial para cmaras frigorficas.

Nota: para conocer ms sobre las propiedades de este material consultar la tabla anexo 10 sobre datos tcnicos del poliuretano as como la tabla anexo 2 sobre coeficientes de conductividad trmica de algunos materiales.




La cmara frigorfica estar ubicada dentro del restaurante, como se puede apreciar en los planos dentro de un cuarto el cual estar formado por paredes de ladrillo comn y contara con un techo de concreto y su piso estar forrado por loseta asfltica. Conozcamos ahora las caractersticas de estos materiales.

LADRILLO.

Un ladrillo es una pieza cermica, generalmente ortodrica, obtenida por moldeo, secado y coccin a altas temperaturas de una pasta arcillosa, cuyas dimensiones suelen rondar 24 x 11,5 x 6 cm. Se emplea en albailera para la ejecucin de fbricas de ladrillo, ya sean muros, tabiques, tabicones, etc. Se estima que los primeros ladrillos fueron creados alrededor del 6.000 a.C.

Geometra.

Fig.2.2 Caras principales de un ladrillo.

Su forma es la de un prisma rectangular, en el que sus diferentes dimensiones reciben el nombre de soga, tizn y grueso, siendo la soga su dimensin mayor. As mismo, las diferentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla, canto y testa (la tabla es la mayor).

Por lo general, la soga es del doble de longitud que el tizn o, ms exactamente, dos tizones ms una junta, lo que permite combinarlos libremente. El grueso, por el contrario, puede no estar modulado.

Aparejos principales.

Aparejo es la ley de traba o disposicin de los ladrillos en un muro, estipulando desde las dimensiones del muro hasta los encuentros y los enjarjes, de manera que el muro suba de forma homognea en toda la altura del edificio.

Aparejo Ingles.

Aparejo ingls: En este caso se alternan hiladas en sogas y en tizones, dando un espesor de 1 pie (la soga). Se emplea mucho para muros portantes en fachadas de ladrillo cara vista. Su traba es mejor que el muro a tizones pero su puesta en obra es ms complicada y requiere mano de obra ms experimentada.




Fig.2.3 Aparejo de ladrillos tipo ingles.

Aparejo a panderete.

Fig.2.4 Aparejo de ladrillos tipo panderete.

Aparejo palomero.

Fig.2.5 Aparejo de ladrillos tipo palomero.

Aparejo a sogas.

Fig.2.6 Aparejo de ladrillos tipo a sogas.

Aparejo a tizones.

Fig.2.7 Aparejo de ladrillos tipo a tizones.

El cuarto fri contara con el tipo de aparejo a sogas ya que este tipo de arreglo es mas seguro para absorber cargas que en este caso es el de la loza del techo y da una mejor proteccin a la cmara.

El coeficiente de conductividad trmica del ladrillo oscila alrededor de los 5 6 Btu-plg./ft 2 -F-hra. (Ver tabla anexo 2 sobre el coeficiente de conductividad trmica de algunos materiales.)

Aparejo en panderete: Es el empleado para la ejecucin de tabiques, su espesor es el del grueso de la pieza y no est preparado para absorber cargas excepto su propio peso.

Aparejo palomero: Es como el aparejo en panderete pero dejando huecos entre las piezas horizontales. Se emplea en aquellos tabiques provisionales que deben dejar ventilar la estancia y en un determinado tipo de estructura de cubierta.

Aparejo a sogas: Los costados del muro se forman por las sogas del ladrillo, tiene un espesor de medio pie (el tizn) y es muy utilizado para fachadas de ladrillo cara vista.

Aparejo a tizones o a la espaola: En este caso los tizones forman los costados del muro y su espesor es de 1 pie (la soga). Muy utilizado en muros que soportan cargas estructurales.




CONCRETO.

El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma lquida, prcticamente puede adquirir cualquier forma. Esta combinacin de caractersticas es la razn principal por la que es un material de construccin tan popular para exteriores.

El concreto de uso comn, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genricamente se designa como aditivo.

Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultnea un quinto participante representado por el aire.

La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plstica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta caracterstica hasta que al cabo de algunas horas se torna rgida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo slido, para convertirse finalmente en el material mecnicamente resistente que es el concreto endurecido.

Propiedades trmicas:

El comportamiento del concreto sometido a cambios de temperatura, resulta notablemente influido por las propiedades trmicas de los agregados; sin embargo, como estas propiedades no constituyen normalmente una base para la seleccin de los agregados, lo procedente es verificar las propiedades trmicas que manifiesta el concreto, para tomarlas en cuenta al disear aquellas estructuras en que su influencia es importante. Entre las propiedades trmicas del concreto, la que interesa con mayor frecuencia para todo tipo de estructuras sujetas a cambios significativos de temperatura, es el coeficiente de expansin trmica lineal, que se define como el cambio de dimensin por unidad de longitud, que ocurre por cada grado de variacin en la temperatura,

LOSETA ASFALTICA.

Se fabrican con asfalto y sus derivados, resinas, fibras e ingredientes minerales. La mezcla se debe fundir, laminar a presin y cortar en los tamaos especificados, debindose obtener un producto flexible. Se fabrican en tamaos de 20 X 20 y de 30 X 30 cm.




2.10 BALANCE TRMICO.

2.10.1 DEFINICIN DE BALANCE TRMICO.

Para poder determinar la capacidad del equipo que se necesita se debe realizar un balance trmico que se refiere al desarrollo de clculos con el objetivo de conocer la cantidad de calor que se debe absorber transferir en el evaporador, para que un producto, sustancia o espacio descienda su temperatura en ciertas condiciones.

En general se puede decir que se tienen las siguientes cargas parciales:

Carga trmica generada por el producto. Carga trmica generada por transmisin a travs de paredes. Carga trmica generada por alumbrado y equipo. Carga trmica generada por infiltracin. Carga trmica generada por ocupantes. Carga trmica generada por efecto solar.

2.10.2 CARGA TRMICA GENERADA POR PRODUCTO.

Al producto es a quien se le debe retirar calor principalmente para que una determinada sustancia o espacio se mantenga dentro de ciertas condiciones de temperatura y humedad.

Las frutas, vegetales o cualquier producto desprenden determinadas cantidades de calor durante su vida, adems de introducirlas a un espacio refrigerado, se toma en cuenta que estas se encuentran a una temperatura ambiente o un poco mas alta que esta, la cual da como resultado realizar el abatimiento de su temperatura, hasta llegar a un rango de temperatura para su conservacin.

El producto pued

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