Cuarto_Frio_Maracuya

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Refrigeración y aire Acondicionado 
Calculo de un cuarto Frio 
 
 
Integrantes: 
Duvan David González Garcés 
Stiven Andrés Peralta Jorge 
Cesar David Montes Cueto 
Jorge Mario Nisperuza Vitola 
 
 
Docente: 
Ing. William Cesar Beltrán Galindo 
 
 
 
Ingeniería Mecánica 
Facultad de Ingenierías 
 
 
 
 
Universidad de Córdoba 
Montería - Córdoba 
2022-1 
Producto: Pulpa de Maracuyá (Passiflora edulis) 
Es un alimento perecedero debido a que inicia su degradación prontamente. Su 
descomposición está enlazada directamente con la temperatura, para prolongar su 
conservación debe conservarse la cadena de frío a temperaturas de -18°C. (Rivera, A. 2021). 
Para almacenar la pulpa, usaremos bolsas de polietileno con cremallera de 11x16 cm y un 
peso de 7 gramos. Con capacidad de 500 g, cada unidad llena ocupa un espacio de 483 cm^3. 
Considerando la densidad de la pulpa de 1037 kg/^3. (Salamanca, G, et al. 2011) 
 
Luego esas bolsas las depositamos en caja apilables fabricadas en polietileno de alta 
densidad, donde según las dimensiones nos permite almacenar 68 unidades de pulpa, pero 
debido a las restricciones no podemos exceder el peso de 35 kg, por lo que depositamos 66 
unidades, que corresponden a 33 kg de fruta e incluyendo el peso de la caja no encontramos 
en un rango aceptable de trabajo. 
 
 
 
 
 
A continuación estas cajas las podemos apilar en una estiba cuyas dimensiones serán. 
 
Sabemos que una estiba tiene capacidad de soporte de una tonelada, por lo que podemos 
apilar cajas para optimizar el almacenamiento del producto, pero no se recomienda apilar 
más de 6 cajas por la estabilidad del bloque y la resistencia de las cajas de plástico, de esta 
forma en la base de la estiba podemos colocar 4 bloques, donde cada bloque tendrá seis cajas, 
en consecuencia cada estiba cargara 24 cajas con 33 kg de producto. 
 
Sabiendo la capacidad de cada estiba, entonces para almacenar el producto total 
necesitaremos. 
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 20000𝑘𝑔 
𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑏𝑎 = 792 𝑘𝑔 
#𝑒𝑠𝑡𝑖𝑏𝑎𝑠 =
20000𝑘𝑔
792 𝑘𝑔
= 26 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑏𝑎𝑠 
Luego dimensionamos las longitudes del cuarto distribuyendo las estibas en 3 filas de 9 
estibas, con sus respectivas zonas entre estibas, espacios hasta las paredes y pasillos. 
 
 
 De esta forma las dimensiones del cuarto serán: 
𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 = 2 𝑚 + 8 ∗ 0,3 𝑚 + 9 ∗ 1 𝑚 = 13,4 𝑚 
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 = 3 𝑚 + 0,3 𝑚 + 3 ∗ 1,2 𝑚 = 6,9 𝑚 
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 = 2,5 𝑚 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 13,4 𝑚 ∗ 6,9 𝑚 ∗ 2,5 𝑚 = 231,15 𝑚3 = 8162,98 𝑓𝑡3 
Para la temperatura de diseño exterior debido al aire del almacén será de 85F “Temperatura 
promedio en montería”. Para calcular la temperatura de la maracuyá en cuanto su diseño 
interior usamos un temperatura de 40°F y humedad relativa de 85%. Con esta información 
encontramos la carga por paredes, techos y losas. Cabe anotar que el factor de corrección lo 
asumimos como cero debido a que nuestro recinto está en una ubicación donde no recibe la 
radiación solar directamente. 
 
 
 
 
 
T.Exterior (F) T. Interior (F) Factor Corre. Area(ft^2) U(BTU/ft2*F) delta T(F) Carga(BTU/h) Carga(BTU)
Pared Norte 85 -0,4 0 185,67 0,047 85,4 745,24 17885,81
Pared Sur 85 -0,4 0 185,67 0,047 85,4 745,24 17885,81
Pared Este 85 -0,4 0 360,60 0,047 85,4 1447,38 34737,03
Techo 85 -0,4 0 360,60 0,047 85,4 1447,38 34737,03
piso 70 -0,4 0 995,23 0,047 70,4 3293,02 79032,41
pared oeste 85 -0,4 0 995,23 0,047 85,4 3994,65 95871,70
TOTAL 11672,91 280149,80
De aquí tenemos la carga por paredes la cual se define como: 
∑ 𝐴 × 𝑈 × ∆𝑇 = 𝑄1 = 𝐵𝑇𝑈/ℎ × 24 
Este valor de acuerdo a la tabla es de 
𝑄1 = 280149,80 𝐵𝑇𝑈 
Ahora procedemos a calcular las cargas por ventilación las cuales se definen como: 
𝑄2 = 𝑉𝑖 × 𝐹𝐶𝐴 × 𝐶𝐴 
Como ya tenemos el volumen interior, procederemos a buscar el valor del cambio de aire 
CA, a partir de la siguiente tabla: 
 
Como se ve, el valor de nuestro volumen, se encuentra entre 8000 y 10000 pulgadas cubicas, 
por lo que interpolaremos para conocer su valor: 
volumen in3 CA 
8000 5,5 
8162,98 5,45 
10000 4,9 
 
Para el factor de cambio de aire con la humedad relativa de 85% y la temperatura exterior de 
85 °F e inferior de -0.4 °F usamos estos con la siguiente tabla: 
 
Como la temperatura de entrada es de 85 °F interpolamos los datos de esa columna que se 
cruzan con las filas de 0 y -5 °F de temperatura interior del cuarto: 
Temperatura 
cuarto 
almacén °F 
temperatura aire de entrada °F 
80 85 90 
Humedad relativa aire de entrada % 
50 60 50 60 50 60 
0 2,68 2,86 2,98 3,21 3,28 3,56 
-0,4 2,69 2,87 2,99 3,31 3,29 3,57 
-5 2,79 2,98 3,1 3,34 3,41 3,69 
 
Ahora como la humedad que necesitamos es de 85% extrapolamos los datos para obtener su 
valor: 
Temperatura 
cuarto 
almacén °F 
temperatura aire de entrada °F 
85 
Humedad relativa aire de entrada % 
50 60 85 
-0,4 2,99 3,31 4,11 
 
Entonces la carga por ventilación será: 
𝑄2 = 8162,98 𝑖𝑛
3 × 5,45 × 4,11 𝐵𝑇𝑈/𝑖𝑛3 
𝑄2 = 182846,67 𝐵𝑇𝑈 
Ahora calcularemos la carga por producto: 
𝑄3 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑇 
Para cada producto dentro del cuarto frio, tenemos los siguientes datos de masa y calor 
específico: 
Productos almacenados Masa por unidad lb Masa total lb Calor especifico BTU/lb*°F 
Pulpa de maracuyá 1,10231 45397,54 0,91 
Bolsas de polietileno 0,01543 635,47 0,0001313 
Cajas de PEAD 3,72581 2324,91 0,0001313 
Estibas 55,11556 1433,00 0,6 
 
Entonces la carga para cada producto será: 
𝑄𝑝𝑢𝑙𝑝𝑎 𝑚𝑎𝑟𝑎𝑐𝑢𝑦𝑎 = 45397,54 𝑙𝑏 × 0,91 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏°𝐹 × 85,4 °𝐹 = 3528024,424 𝐵𝑇𝑈 
𝑄𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠 𝑃𝐸 = 635,47 𝑙𝑏 × 0.0001313 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏°𝐹 × 85,4 °𝐹 = 7,123 𝐵𝑇𝑈 
𝑄𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 𝑃𝐸𝐴𝐷 = 2324,91 𝑙𝑏 × 0,0001313 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏°𝐹 × 85,4 °𝐹 = 26,069 𝐵𝑇𝑈 
𝑄𝑒𝑠𝑡𝑖𝑏𝑎𝑠 = 1433 𝑙𝑏 × 0,6 𝐵𝑇𝑈/𝑙𝑏°𝐹 × 85,4 °𝐹 = 73426,92 𝐵𝑇𝑈 
Ahora sumando las cargas de cada producto tenemos: 
→ 𝑄3 = 𝑄𝑝𝑢𝑙𝑝𝑎 𝑚𝑎𝑟𝑎𝑐𝑢𝑦𝑎 + 𝑄𝑏𝑜𝑙𝑠𝑎𝑠 𝑃𝐸 + 𝑄𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 𝑃𝐸𝐴𝐷 + 𝑄𝑒𝑠𝑡𝑖𝑏𝑎𝑠 
𝑄3 = 3528024,424 𝐵𝑇𝑈 + 7,123 𝐵𝑇𝑈 + 26,069 𝐵𝑇𝑈 + 73426,92 𝐵𝑇𝑈 
𝑄3 = 3601484,536 𝐵𝑇𝑈 
A continuación se calcula la carga por luces, la cual se halla con la siguiente expresión: 
𝑄4 = 𝑛𝑃𝑡 
Consideramos 12 bombillas, una bombilla cada dos metros de distancia, estas bombillas 
tendrán una potencia de 8W o lo que equivale a 27,313 BTU/h 
 
El tiempo de funcionamiento por día, suponiendo que se ingrese todos los días al recinto, 
será un aproximado de 20 minutos lo que equivale a 0.33 horas. Así la carga por luces será: 
𝑄4 = 12 × 27,313 𝐵𝑇𝑈/ℎ × 0,33 ℎ 
𝑄4 = 108,16 𝐵𝑇𝑈 
Por ultimo calculamos la carga por personas que ingresen al cuarto frio, para esto se estima 
que el número de personas que entraran serán 3. Entonces usando la siguiente tabla 
obtenemos el calor equivalente por persona dentro del espacio refrigerado: 
 
Para nuestra temperatura interna del cuarto tendremos que interpolar entre 0 y -10 °F: 
Temperatura enfriador °F Calor equivalente/persona BTU/h 
0 1300 
-0,4 1304 
-10 1400 
 
Ahora el tiempo que duraran aproximadamente por día será de 0.33 horas, con lo que 
podemos armar una expresión para la carga por persona así: 
𝑄5 = #𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 × 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 × 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 
𝑄5 = 3 × 1304 𝐵𝑇𝑈/ℎ × 0.33 ℎ 
𝑄5 = 1290.96 𝐵𝑇𝑈 
Para finalizar la carga total en el sistema será la suma de las cargas calculadas por un 10% 
más como factor de seguridad: 
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5) × 1.1 
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (280149,80 𝐵𝑇𝑈 + 182846,67 𝐵𝑇𝑈 + 3601484,536 𝐵𝑇𝑈 + 108,16 𝐵𝑇𝑈
+ 1290.96 𝐵𝑇𝑈) × 1.1 = 4472468.139 𝐵𝑇𝑈 
 
𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 =
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
 
𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 =
4472468.139 𝐵𝑇𝑈
18 ℎ
= 248470.452 𝐵𝑇𝑈/ℎ 
𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 = 62655.403 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ = 20,71 𝑡𝑛 
 
 
 
 
 
 
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_PHYSICOCHEMICAL_THERMOPHYSISCS_AND_REOLOGYC_PROPIERTI
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