Se desea refrigerar ½ toneladas de carne fresca, en una cava cuya dimensiones deben

ser similares a las de un salón de clase de la unefa. De igual manera a los resultados obtenidos se

les debe suministrar un factor de seguridad de 10%.

Datos:

Altura: 2,92 metros o 9*,57 pies

Ancho: 5,8 metros o 19,02 pies.

Largo: 8,8 metros o 28,8 pies.

½ tonelada es igual a 500 Kg de carne fresca o 1102,03115 libras.

Temperatura aproximada de cumana 26 ºc o 62,4 ºF.

Datos sacados de la tabla B:

Temperatura de almacenaje: 32 ºF a 34 ºF.(Se trabaja con 32 ºF para mejorar su eficiente).

Humedad relativa: 88% a 92%.

Vida aproximada en el almacén: 1 a 6 semanas.

Solución

1) Calculo de carga por paredes.

Áreas de las paredes:

Frontal y trasera: 2,92 m x 5,8 m =16,93 m2 o 182,13 pies2.

Laterales: 2,92 m x 8,8 m =25,696 m2 o 276,44 pies2.

Techo: 5,8 m x 8,8 m =51,04 m2 o 549,10 pies2.

Piso: 5,8 m x 8,8 m =51,04 m2 o 549,10 pies2.

Al obtener las areas correspondientes por cada dimensión de la cava y con los valores sacados de

la tabla B.(temperatura de almacenamiento), podemos entonces obtener el espesor del aislante

recomendado de la tabla A:

Espesor del aislante es: 3, dicho numero corresponde a la temperatura que oscila entre 25ºF y

40ºF y como nuestra temperatura de almacenamiento es de 32ºF encaja perfectamente.

De igual manera definimos que el tipo de aislante es: poliuretano expandido.

Ahora podemos obtener (µ) de la tabla C.

µ = 1, 28 Btu/Hr * ft 2 x ºF.

Este valor fue obtenido con la constante K= 0,16 y el espesor previamente obtenido de 3.

Sustituyendo todo en la siguiente ecuación:

Q = ∆ µ x Ax T

Carga por paredes

Q = 1,28 Btu/Hr * ft 2 * ºFx (182,13 pies2 +276,44 pies2+ 549,10 pies2) * (62,4 - 32)

Q = 39210,45 BTU/HR

Techo

Q = 1,28 Btu/Hr x ft 2 x ºFx (549,10 pies2) x (62,4 - 32)

Q =21366,57 BTU/HR

Q PARED =60577,02 BTU/HR

2) CALCULO DE CARGA DEBIDA AL PRODUCTO:

La cava está diseñada para conservar 500 Kg de carne fresca, por loque debe estar por

encima del punto de congelación y por debajo de una temperatura de descompensación. Para la

carga debida al producto utilizaremos la siguiente ecuación:

Q = W x Cp x (TENT - TALM)

El valor de Cp lo obtenemos de la tabla E:

Cp = 0,72 BTU/Lb x ºF.

Este valor fue obtenido por el dato de carne cortada (retazos), debido a que es la que se asemeja

más a las características de nuestras exigencias. Entonces:

Q = 1650libras x 0,72 Btulb x º F

x (62,4 - 32) ºF =

Q producto =36115,2 BTU/24HR

Q producto =1504,8 BTU/HR

3) CALCULO DE CARGAR POR INFILTRACION DE AIRE:

LA FORMULA ES:

Q = VCAMARA x C CAMBIOS x f USO x Q REMOVIDOS

EL VOLUMEN de la cava es: 149,03 m3 ó 5258,90 pies3

El promedio de cambios de aire en 24 horas para cava de almacenaje debido a la apertura

de puertas e infiltración la obtenemos de la tabla G, con un volumen aproximado de 5000 pies3, y

como no queremos congelar la carne trabajamos con el valor por encima de 32º:

C CAMBIOS= 7,2

Por otro lado trabajamos bajo condiciones de uso intenso por lo que:

f USO = 2

Por último removido en el aire de enfriamiento en las condiciones de las cavas, lo obtenemos de la

tabla H, de la siguiente manera: intersecamos la temperatura del aire exterior de 90 0 F (debido a

que no existe valores para 62,40 F que es nuestra verdadera T exterior y la consideramos como la

más cercana) con una unidad relativa de 50% y como no existe datos para nuestra temperatura de

almacenamiento que es 320 F interpolamos, resultando:

Q REMOVIDOS= 1,82

Sustituyendo en la formula:

Q = VCAMARA x C CAMBIOS x f USO x Q REMOVIDOS

Q = 5258,90 pies3 x 7,2 x 2 x 1,82

Q = 137825,25 BTU/dia

Lo llevamos a horas dividendo entre 24 horas:

Q = 5742,71 BTU/Hr

4) CALCULO DE CARGAS TERMICAS POR ILUMINACION DE LA CAVA:

Se utilizaran 8 bombillos de 100 vatios C/u=800 vatios, con 12 horas de encendido, y sustituimos:

QHUM= vatios * hrs (encendidos) * 3,41 BTU/Hrs

QHUM= 800 vatios *12 hrs (encendidos) * 3,41 BTU/Hrs =

QHUM= 32736 BTU/Hrs

5) CALCULO DE CARGASAS POR MOTORES:

SE UTILIZARAN 4 MOTORES DE VENTILADORES DENTRO DEL CUARTO DE 1 Hp

c/u, los (BTU/ Hp) Hr del motor se obtienen de la tabla i, relacionando los Hp (0.5 a 3)

encajando con nuestros Hp que es 1 y como son motores de ventiladores dentro del

cuarto el resultado es: 3700 (BTU/Hp)Hr:

QMOTOR= N0 de motores * Hp *(BTUHp ) Hr

QMOTOR= 4 * 1 Hp *3700( BTUHp ) Hr

QMOTOR= 14800 BTU/Hrs

6) CALCULO DE CARGAS POR PERSONAS:

N0 de personas que trabajaran 4, durante 12 horas y un calor disipado de: 950BTU/Hr

Sustituimos:

Qpersonas= N0 de personas * horas de trabajo *calor disipado.

Qpersonas= 4 * 12 horas/días* 950BTUHr

Qpersonas= 45600 BTU

Hr

Qpersonas= 1900 BTU/Hr

7) CARGA TOTAL DEL EJERCICIO:

QTOTAL = QPARED+ Qproducto+QINFILTRACION + QSUPLEMENTO

QSUPLEMENTO= QILUM+ QMOTOR+QIPERsonas

QSUPLEMENTO= 32736 BTU/Hrs + 14800 BTU/Hrs + 1900 BTU/Hr = 49436 BTU/Hr

QTOTAL = 60577,02 BTU/Hrs + 1504,8 BTU/Hrs + 5742,71 BTU/Hrs + 49436 BTU/Hr

QTOTAL = 117260,53 BTU/Hrs

Como deseamos obtener un resultado con un factor de seguridad de 10 %, la QTOTAL la

incrementamos en un 10 % para obtenerlo, sin embargo cabe destacar que todos los resultados

obtenidos fueron recogidos de las tablas en sus valores mas elevados aumentando el valor del

factor de seguridad

10% de 117260,53= 11726,053

QTOTAL = 128986,583 BTU/Hrs

8) CAPACIDAD DEL ESPESOR:

Si aproximamos a 20 horas de funcionamiento del compresor, recordando que en un

sistema de refrigeración un compresor no se mantiene prendido las 24 horas del día y sin

embargo si mantiene el área refrigerada, debido a que alcanza su temperatura deseada

(se apaga) y cuando tiende a subir dicha temperatura (320F) se activa.

Qtotal20

= 12896,583BTU /Hrs

20Hrs=6449,32BTU

Recordando que 1Hp equivale a 2445 BTU, la capacidad en Hp del compresor es de:

P = 3Hp

Se necesita un compresor de mínimo 3 Hp de potencia en el sistema de refrigeración que

se desea montar, para que los 500 Kg de carne se mantengan fresca en un lapso de 1 a 6

semanas como mínimo.

TABLA A:

TEMPERATURA DE ALMACENAMIENTO

NORTE DE U.S SUR DE U.S

25 (-4) A 40 (2) 0F (0C) 2 3

TABLA B:

PRODUCTOTEMPERATURA

DE ALMACENAJE 0F

HUMEDAD RELATIVA

VIDA APROXIMADA

EN ALMACENAJE

CARNE FRESCA32- 34 88-92

1 A 6 SEMANAS

TABLA C:

Aislante Pulgadas de aislamientoK= 0,16 de poliuretano

expandido1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1,28

TABLA D:

espesor POLIURETANO EXPANDIDO CON K= 0,16

Pulgadas BTU/Hrs * pies2 * 0F3 0,053

TABLA E:

productoTemperatura promedio de congelación

0F

% de agua

Calor especifico

(Cp)arriba del punto de

congelación

Calor especifico

(Cp)abajo del punto de

congelación

Calor latente

Carne cortada29 65 0,72 0,40 95

TABLA G:

Cambio de aire en 24 horas Volumen en pie Arriba de 32 0F Debajo de 32 0F

5000 7,2 5,6

TABLA H:

Cavas de conservación temperatura

Temperatura del aire exterior 0F90

% de humedad relativa50 60

35 1,74 1,9630 1,88 2,10

TABLA H:

Hp del motor (BTU/HP)Hr

Motor y ventilador dentro del cuarto

0,5 a 3 3700