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Diseño de Plantas Industriales I Página 1
CAPITULO I
Descripción GENERAL
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“ANALISIS Y DISEÑO DE UNA PLANTA DE REFRIGERACION DE UVAS
EN EL DISTRITO DE LA JOYA- AREQUIPA”
1.1. INTRODUCCION:
En la actualidad la demanda de la uva peruana está en pleno crecimiento
en los mercados extranjeros, por lo que el diseño de una planta de
refrigeración se convierte en un factor importante para dicha exportación.
Esta planta deberá contar con altos índices para el control de calidad, ya
que las normas que rigen la exportación son más exigentes que las que
normas para el traslado interno de los productos. Debido a esta premisa, elpresente proyecto consiste en el estudio y diseño de una planta de
empacado y refrigeración ubicada en el distrito de La Joya, Arequipa con
fines de exportación (básicamente del tipo Thompson Seedles) hacia el
mercado Europeo.
1.2. OBJETIVOS:
1.2.1. OBJETIVOS GENERALES:
Diseñar una Planta de refrigeración para Uvas la cual estará comprendidaen un área de 60394 m2, la cual cuente con todas las medidas necesariaspara dicho diseño.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Diseñar la mejor distribución de la planta para teniendo en cuenta laampliación de la misma para un futuro.
Brindar las mejores condiciones para que el producto pase un buen control
de calidad y así se logre exportar en mayor cantidad.
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1.3. MEMORIA DESCRIPTIVA:
1.3.1. UBICACIÓN GEOGRAFICA:
La planta de refrigeración de Uva estará ubicada en el Distrito de La Joya,provincia Arequipa, departamento Arequipa.
Los detalles de dicha ubicación se muestran en las siguientes imágenes:
Figura 1 - Vista 1 de la Planta de refrigeración de Paltas.
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Figura 2 - Vista 2 de la Planta de refrigeración de Paltas
Figura 3 - Vista 3 de la Planta de refrigeración de UVA
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1.3.2. DESCRIPCION DEL PROYECTO:
El complejo frigorífico se realizara para UVAS THOMPSON SEEDLESS, unambiente de 25°C que equivale a 77 °F y 55% de humedad relativa y unperiodo de 8 días.
Figura 4. Plantación Uva Mesa Thompson Seedless.
Figura 5. Uva Mesa Thompson Seedless.
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CAPITULO II
MARCO TEORICO
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2.1. BASE TEORICA:
2.1.1. CAMARA FRIGORIFICA:
- Un frigorífico o cámara frigorífica es una instalación industrial estatal o
privada en la cual se almacenan carnes o vegetales para su posteriorcomercialización.
- El producto agrícola (frutas y hortalizas) es en su gran mayoría perecedero.
Después de la cosecha sigue un proceso llamado comúnmente
"respiración" durante el cual los azúcares se combinan con el oxígeno del
aire produciendo anhídrido carbónico y agua y despidiendo calor, hasta
llegar a la completa maduración del fruto. Al mismo tiempo, los
microorganismos que están presentes en los frutos a temperaturaambiente, se alimentan y reproducen a un ritmo exponencial, a medida que
se acerca la maduración, destruyendo los tejidos.
- Se comprobó que si se mantiene el producto cosechado a temperatura
menor que la del ambiente, se consigue alargar el período de maduración
un tiempo que varía desde 3-4 días hasta 6-8 meses, de acuerdo a la
especie y a la variedad.
- La posibilidad de ofrecer los frutos y las carnes durante un período más
largo tiene una importancia alimenticia y económica muy grande. para ello
se almacenan los productos en cuartos frigoríficos a temperatura apropiada
que permite ofrecerlo al consumidor mucho tiempo después de la cosecha.
Hay tablas que indican a qué temperatura y humedad relativa y cuál es el
tiempo máximo que es necesario mantener cada uno antes de enviarlos al
mercado.
http://es.wikipedia.org/wiki/Microorganismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Microorganismo
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Figura 6. Cámara Frigorífica
2.1.2. EQUIPO DE REFRIGERACION:
- El equipo de refrigeración comprende un compresor de gas movido por un
motor eléctrico, un intercambiador de calor con un caño en forma de zigzag
llamado condensador, otro con caño en forma de serpentín llamado
evaporador y una válvula de expansión, todos interconectados por caños de
cobre formando un circuito cerrado. En el interior de la cañería se introduce
el gas refrigerante por medio de una válvula. El compresor y el
condensador están fuera de la cámara frigorífica mientras que la válvula de
expansión y el evaporador dentro de la cámara, generalmente sobre el
marco de la puerta de entrada. Al trabajar el compresor eleva la presión del
gas que llega caliente de la cámara por las calorías que tomó de los
productos almacenados. Cuando el gas llega a los valores de presión y
temperatura previstas le corresponde al gas pasar por el condensador a la
fase liquida emitiendo calor latente de fusión. El condensador está provisto
de aletas que transmiten el calor que pasa por las paredes del caño al aire.Si es necesario se instala un sistema de lluvia de agua en circuito cerrado
que ayuda a disipar el calor. El largo del serpentín está calculado para que
el gas licuado salga del condensador a temperatura ambiente. Pasa
entonces por la válvula de expansión, ya en el interior de la cámara, y
pierde presión. Al llegar al evaporador el gas esta frío y sin presión. le
http://es.wikipedia.org/wiki/Equipo_de_refrigeraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compresorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Evaporadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_de_expansi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttp://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_de_expansi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Evaporadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compresorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Equipo_de_refrigeraci%C3%B3n
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corresponde volver a su estado gaseoso. Necesita calor latente de
evaporación. Éste lo toma del caño de cobre que por ello se enfría y este a
su vez toma calor del aire. Con ayuda de un ventilador se establece una
corriente de aire caliente de la cámara que pasa por el serpentín del
evaporador entregando calorías del aire y de los productos almacenados. El
gas llega caliente al compresor completando el circuito.
- El proceso continúa enfriando el aire y los productos almacenados hasta
que la temperatura llega a +/-1 °C más baja que la fijada. Un termostato
cierra la válvula de expansión y un presostato cierra la corriente del
compresor. Pasado un tiempo la temperatura sube por el calor que pasapor las paredes y por la apertura de la puerta de la cámara. Cuando llega a
+/-1 °C más alta que la fijada se abre la válvula y la corriente. El ciclo
vuelve a trabajar.
Desde fines del siglo XIX se usaba amoníaco como gas refrigerante, pero
es tóxico y por lo tanto peligroso cuando hay pérdidas de gas. En los años
70 del siglo XIX se lo remplazó por gas de la familia de los cloro-flúor-
carbono CFC llamados comercialmente Freón o R11. Hace unos años se
descubrió que estos gases son unos los principales causantes del agujero
de la capa de ozono, y desde entonces se busca un reemplazante que
tenga las mismas características que el Freón pero que se descomponga
antes de llegar a la capa de ozono. En el ínterin se sigue usando gases de
la misma familia pero que son menos dañinos. En instalaciones grandes
con personal de control, se sigue usando amoníaco, también denominado
R717.
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Termostatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presostatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttp://es.wikipedia.org/wiki/CFChttp://es.wikipedia.org/wiki/Fre%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capa_de_ozonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capa_de_ozonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fre%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/CFChttp://es.wikipedia.org/wiki/Refrigerantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presostatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termostatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente
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Figura 7. Compresor de Tornillo.
Figura 8. Unidades Condensadoras.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Condensadores_R-22.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Screw_compressors.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Condensadores_R-22.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Screw_compressors.JPG
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2.1.3. UVA:
2.1.3.1. DESCRIPCION:
La uva es el fruto de la parra o vid, conocida en botánica como Vitis vinífera,una planta trepadora que puede llegar a superar los 20 metros pero que porla acción del ser humano, con podas anuales, suele presentar alturas de 1 o2 metros. La uva es una fruta carnosa que nace en largos racimos formadospor granos redondos u ovalados, cuyo diámetro medio es de 1,6centímetros y su peso 200-350 gramos (tanto el tamaño como el peso serefieren a los estándares ajustados a las normas de calidad de lacomercialización de las uvas). El color de su piel es diferente segúnvariedades, pudiendo lucir tonos verdosos, rojizos, púrpuras, azulados oamarillentos. Su pulpa es jugosa y dulzona, presentando diversas pepitaspequeñas y duras en su interior.
2.1.3.2. UVA DE MESA THOMPSON SEEDLES:
Uva ovoide alargada, de color verde cremosa, jugosa, sin semilla.
Racimos: De tamaño medio a grande, alados y excesivamentecompactos.
Bayas: Pequeñas de color verde amarillo y de sabor neutro. Calibre Promedio: 18 – 19mm.
Figura 7. Granos de Uva Thompson Seedless.
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2.1.4. CULTIVO DE UVA EN PERU:
La uva se cultiva tradicionalmente en la costa sur del país, principalmenteen Ica, Lima, Moquegua, Arequipa y Tacna; siendo la época de cosechaentre noviembre y febrero.
Figura 8. Producción de Uva en Perú.
2.1.5. CONSERVACION DE UVAS:
En general las uvas, soportan los rigores de la manipulación del transportey del almacenamiento en las cámaras frigoríficas. Casi toda esta fruta sepre-enfría, y gran cantidad de ella se almacena durante períodos variablesantes del consumo.
La uva se desarrolla con relativa lentitud y debe estar madura antes de surecolección, ya que toda su maduración tiene lugar en las viñas. Sinembargo no debe estar madura en exceso, ya que esto la predispone a dosdesórdenes posteriores a la cosecha: uno es el debilitamiento de los tallos,y otro es la sensibilidad progresiva a los organismos de deterioro.
La uva es vulnerable al efecto desecante del aire, por ello, es tan importanteel estado del tallo, éste es un factor de calidad y un indicador deltratamiento anterior de la fruta. El tallo de la uva, a diferencia de otrasfrutas, es el que sostiene la fruta, debido a esto, hay que poner énfasis en el
tema acerca de las operaciones que hacen mínimas la pérdida dehumedad.
La temperatura recomendada para el almacenamiento de la uva tipo vitisvinífera (Europa o California) en la cámara frigorífica es de -1 grado C. Lahumedad relativa debe estar entre los 85 y 90%.
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A su temperatura óptima de conservación (-0,5 a 0º C), la uva de mesapodría ser almacenada por un tiempo de 50 a 100 días dependiendo de lascaracterísticas de la variedad, estado de madurez al momento de lacosecha y el control fitosanitario del huerto en pre cosecha.
2.1.6. EMBALAJE DE UVA:
La caja debería tener un área de ventilación de ventilación apropiada parareducir el tiempo de enfriamiento y permitir la ventilación cuando seanecesaria.
Luego colocar una bolsa de polietileno cubriendo el fondo y costados de lacaja de tal forma que después pueda cubrir la superficie de la uva. La bolsasin perforaciones producirá un exceso de condensación que puede causar
daño de blanqueado. Por otro lado, el exceso de ventilación reduce laconcentración de anhídrido sulfuroso (SO2) dentro de la caja, causando eldesarrollo de la pudrición. Luego colocar en ambos lados de la caja papelenvoltorio frutero para absorber el exceso de humedad. Se puede colocaradicionalmente en el fondo de la caja un material de embalaje absorbente.
Embalar cada racimo dentro de bolsas plásticas estas deben tener lasuficiente ventilación para permitir el contacto del SO2 con toda la uva.Envolver el papel sobre las uvas y coloque un material absorbente comouna hoja de papel envoltorio frutero doblado o una lamina de papel gofrado.
Luego colocar el generador de anhídrido sulfuroso, luego colocar sobre lasuperficie de este un material absorbente tal como una lamina de papelabsorbente o cartón corrugado, para mantener un nivel de humedadconstante en su entorno, cierre la bolsa de polietileno, tape la caja y llevar atúnel de enfriamiento. Almacene y embarque evitando las variaciones detemperatura.
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2.1.7. GENERACION DE SO2.
El generador de anhídrido sulfuroso genera un gas de Anhídrido Sulfuroso(SO2) que elimina las esporas de Botrytis en la superficie de la uva, sellaheridas y cortes producidos durante el embalaje y detiene el desarrollo de
pudriciones en la uva de mesa embalada durante su almacenaje ytransporte. Su funcionamiento de este generador consiste cuando la caja deuva es embalada y se produce una mínima humedad en su interior se activala fase rápida produciendo una alta concentración de SO2 gas por un cortotiempo. Luego cuando la caja se almacena en frío a 0 °C (32 °F) la faselenta produce una baja concentración de SO2 gas por varias semanas. Eladecuado control de la temperatura es uno de los factores más importantesen el almacenaje. La Botrytis se propaga el doble a 2 °C (35,6 °F) que a 0°C (32 °F). Manteniendo un adecuado nivel de humedad dentro de la cajase previene el daño producido por blanqueado y el agotamiento anticipado
del generador. La condición final de la uva depende de otros factores talescomo calidad de la uva, procedimiento de embalaje, almacenaje ycondiciones de transporte, etc.
Figura 9. Caja de exportación Uva.
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CAPITULO IIi
INGENIERIA DEL PROYECTO
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3.1. ANALISIS DEL PROCESO:
3.1.1. DIAGRAMA DE OPERACIONES:
El empacado de la uva pasará por los siguientes procesos para suexportación:
Recepción de la Materia Prima:
Luego de que se realiza la cosecha, la fruta se recibe en la planta deempaque para la limpieza y clasificación de racimos.
Selección:
La jaba pasa al área de trabajo para realizar la clasificación de los racimossobre la base de las observaciones de variedad, color y tamaño o calibre.Las personas encargadas de hacer esta labor son mujeres, debido a que
presentan mayor habilidad y delicadeza al momento de manipular la fruta.
Pesado:
La pesadora separa los racimos o los corta hasta alcanzar el peso que elformato exige de cada racimo. Los trozos cortados son separados a un ladopara luego ser embalados e otra caja cuando fuese necesario. Para el casode la exportación a Inglaterra se hará en ajas de 9 kg.
Empaque:
La fruta se pone dentro de empaques apropiados, de acuerdo con lavariedad y mercado de destino. Para el mercado de Inglaterra se utilizancajas de 9 Kg. Antes de cerrar la caja, se coloca un generador deanhídrido sulfuroso de marca UVASQUALITY, el cual tiene comofinalidad evitar el crecimiento de algunos microorganismos causantes deenfermedades, como ya lo explicamos en el capitulo anterior.
Paletizado:
Las cajas de uva son colocadas en pallets de madera. En la siguiente tablaveremos el número de cajas que se colocan en un pallet.
Empaque Peso Presentación EmbalajeCaja cartón 9 Kg 9-10 Bolsas individuales tipo
V-shape, ziploc, slider108 cajas/pallet.
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Fumigación:
En esta etapa se realiza el tratamiento con fumigantes químicos destinadosa eliminar la presencia de posibles plagas.
Enfriamiento Rápido: Este golpe de frío disminuye la temperatura de la fruta. Se hará por mediode un túnel de aire forzado con sistema de pallets individuales, el cualpermite disminuir la temperatura de la fruta hasta un nivel de -1 °C antes desu temperatura de congelación de la uva, lo que facilitara su ingresoposterior a la cámara de almacenamiento.
Figura 10. Túnel de Enfriamiento.
Almacenamiento:
La fruta ingresa a la cámara de almacenamiento refrigerado, a -1°C donde elcontrol de la humedad relativa debe estar entre 85% y 90%.La uva al ser un fruto muy delicado, el transporte debe de ser muycuidadoso. Así, a lo largo de todas las etapas logísticas, desde la cámara
hasta el consumidor final no debe de romperse la cadena de frío.
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Figura 11. Diagrama de Operaciones de Proceso de Empacado de UvaElaboración propia
Materia Prima
Recepcion
Seleccion
Pesado
Empaque
Empaque (colocaciongenerador SO2)
Paletizado
Fumigacion
Enfriado Rapido
Amacenamiento
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Materia Prima
T-1
O-1
T-2
O-2
T-3
O-3
T-4
O-4
O-5
T-6
O-6
1
Transporte de Uva.
Recepción.
Transporte a Selección.
Selección.
Transporte a Balanza.
Pesado.
Transporte a Empaque.
Empaque de Uva .
Colocación de generador deSO2.
Transporte a zona de Paletizaje.
Paletizaje.
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Figura 12. Diagrama de Operaciones de Proceso de Empacado de UvaElaboración propia
1
T-7
O-7
T-8
O-8
T-9
6 - O
Transporte de zona deFumigación.
Fumigación.
Transporte a Túnel deEnfriamiento.
Enfriado de Producto.
Transporte a Cámaras de Almacenamiento.
Almacenamiento.
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Tabla de Motivos y RazonesCODIGO FUNDAMENTO
1 Por contacto con el personal2 Por flujo de información3 Por que utilizan los mismos equipos4 Por que utilizan el mismo personal5 Por conveniencia de la dirección
6 Por inspección y control7 Por ruidos, polvos, salubridad8 Por recorrido de la carga9 Por obstáculos o interrupciones
10 Por el volumen de los productos
Tabla de ProximidadesVALOR RELACION DE
PROXIMIDADCOLOR N° DE LINEAS
A Absolutamentenecesario
Rojo 4
E Especialmentenecesario
Anaranjado 3
I Importante Verde 2O Ordinaria o normal Azul 1U Sin importancia Sin color 0X No recomendable Marrón 1 (Punteada)
XX Altamente indeseable Negro 2 (Punteadas)
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3.2. BASE DE CALCULOS:
3.2.1 ACOPIO DE UVA:
Para el proyecto obtendremos un acopio de 60 Ton/dia. 3.2.2. CANTIDAD DE UVAS A CONSERVAR:
El periodo de conservación de nuestra planta será de 8 días. El capacidad total de nuestra planta en 8 días será de 480 ton.
Cantidad a ConservarDiario 60 tonEn 8 dias 480 ton
3.2.3. DIMENSIONES DE LA CAJA:Dimensiones de CajaLargo 600mmAncho 400mmAlto 130mm
Peso x caja = 9Kg.
3.2.4. PALLET:
Tipo de Pallet: Base de Pallet tipo taco. Dimensiones: 1200x1200x140mm.
Figura 13. Dimensiones de Pallet de madera.
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La ubicación de las cajas en los pallets será:
6 cajas/base x 18 cajas/alto = 108 cajas/pallet.
3.2.5. TUNEL DE ENFRIAMIENTO:
Capacidad: 15 ton N° cajas por pallet: 108 cajas. Peso por pallet: 972kg. Total pallets: 16 pallets. N° turnos: 2.
3.2.5.1. Dimensiones Internas:
Largo = 14 m = 45.93 pies.
Ancho = 4.5 m = 14.76 pies.
Alto = 4.5 m = 14.76 pies.
3.2.5.2. Numero de Túneles:
Debido al acopio diario de nuestro producto se determino que se utilizaran 2túneles.
N° túneles = 2
3.2.5.3. Dimensiones Externas:
Producto Temperatura(°F)
HumedadRelativa (%)
Uva 30 - 32 85-90Valores Asumidos 30 85
De tabla N° 12:
Temperatura Túnel(°F)
Espesor de CorchoRequerido
25 – 35 5¨
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Usamos poliestireno:
e= 4"
3.2.5.3.1. Dimensiones de la Pared:
Cuadro. Espesor de Pared de Túnel de enfriamiento.
Espesor ParedComponente Medida UnidadEnlucido exterior 0.75 pulgmuro de ladrillo 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulg
Aislante 4 pulgenlucido interior 0.75 pulg
Total11.625 pulg0.969 pies
3.2.5.3.2. Dimensiones de la Techo:
Cuadro. Espesor de Techo de Túnel de enfriamiento.
Espesor TechoComponente Medida UnidadConcreto 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulg
Aislante 4 pulgenlucido interior 0.75 pulg
Total10.875 pulg0.906 pies
Debido a que la temperatura requerida en nuestro túnel es de -1°C, no
se tomo en cuenta el cálculo del aislante en el piso.
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Cuadro. Dimensiones Interiores y Exteriores.Dimensiones
Interiores(pies)
DimensionesExteriores
(pies)Largo 45.930 47.868
Ancho 14.760 16.698 Alto 14.760 15.666
3.2.5.4. Calculo de Cargas Térmicas Túnel de Enfriamiento:
3.2.5.4.1. Por Pared, Techo y Piso:
- Por pared, techo y piso:
Donde:
F1 = 67.8 BTU / (día* pie2)
Ti = 30 °F
Te = 77 °F
Te-Ti = 47 °F
( ) ( )
Por lo tanto:
q1 = 245538.922 BTU/día
3.2.5.4.2. Carga Solar:
- Para el proyecto se no hará el cálculo sobre el techo, ya que cuenta con
un sobretecho, por lo tanto esta carga es nula:
q2 = 0 BTU/día
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3.2.5.4.3. Carga por cambio de Aire:
- Se tiene:
Donde:
q3 = 0 BTU/día
3.2.5.4.4. Carga por Producto:
- Se tiene:
[ ( )]
m = 33069.345 lb/día
Ca= 0,88 BTU/lb°F
Te=77°F
Ti=30°F
F= 0.8
q4 = 4103244.33 BTU/día
3.2.5.4.4. Cargas Diversas:
Por Personas:
Pero:
q5a = 0 BTU/día
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Por Iluminación:
Pero:
q5b = 0 BTU/día
Por Envases:
N° envases= 1728
Peso= 9kg
q5c = 296032.32 BTU/día
Por Motores:
q5d = 0 BTU/día
Por Respiración:
M 33069.345Fr 0.42
q5e = 13889.13 BTU/día
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Cargas diversas total:
q5t = 309921.44 BTU/día
3.2.5.4.5. Carga Total:
qt = 4658704.69 BTU/día
Considerando un factor de 10% por motores y otros:
qt = 5124575.164 BTU/día
3.2.6. CAMARA DE CONSERVACION:
Capacidad: 120 ton N° cajas por pallet: 108 cajas.
Peso por pallet: 972kg. Total pallets: 128 pallets.
3.2.6.1. Dimensiones Internas:
Largo = 14 m = 45.93 pies.
Ancho = 23 m = 75.46 pies.
Alto = 4.5 m = 14.76 pies.
3.2.6.2. Numero de Cámaras:Debido al acopio diario de nuestro producto, y el total de días deconservación se calculo un total de 4 cámaras.
N° Cámaras = 4
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3.2.6.3. Dimensiones Externas:
Producto Temperatura(°F)
HumedadRelativa (%)
Uva 30 - 32 85-90Valores Asumidos 32 85
De tabla N° 12:
TemperaturaCámara (°F)
Espesor de CorchoRequerido
25 - 35 5¨
Usamos poliestireno:
e= 4"
3.2.6.3.1. Dimensiones de la Pared:
Cuadro. Espesor de Pared de Cámara de Conservación.
Espesor ParedComponente Medida UnidadEnlucido exterior 0.75 pulgmuro de ladrillo 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulgaislante 4 pulgenlucido interior 0.75 pulg
total11.625 pulg0.969 pies
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3.2.6.3.2. Dimensiones de la Techo:
Cuadro. Espesor de Techo de Cámara de Conservación.
Espesor TechoComponente Medida Unidadconcreto 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulgaislante 4 pulgenlucido interior 0.75 pulg
total10.875 pulg0.906 pies
Debido a que la temperatura requerida en nuestra cámara es de 0°C, nose tomo en cuenta el cálculo del aislante en el piso.
Cuadro. Dimensiones Interiores y Exteriores.Dimensiones
Interiores(pies)
DimensionesExteriores
(pies)Largo 45.930 47.868
Ancho 75.459 77.397
Alto 14.760 15.666
3.2.6.4. Calculo de Cargas Térmicas Cámara de Enfriamiento:
3.2.6.4.1. Por Pared, Techo y Piso:
- Por pared, techo y piso:
Donde:
F1 = 67.8 BTU / (día* pie2)
Ti = 32 °FTe = 77 °FTe-Ti = 45 °F
-
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( ) ( )
Por lo tanto:
q1 = 736735.23 BTU/día
3.2.6.4.2. Carga Solar:
- Para el proyecto se no hará el cálculo sobre el techo, ya que cuenta con
un sobretecho, por lo tanto esta carga es nula:
q2 = 0 BTU/día
3.2.6.4.3. Carga por cambio de Aire:
- Se tiene:
Donde:
F2 = 1.984F3 = 0.291 BTU/ pie3 V = 51155.678 pie3
q3 = 29524.2747 BTU/día
-
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3.2.6.4.4. Carga por Producto:
- Se tiene:
[ ( )]
q4 = 0 BTU/día
3.2.6.4.4. Cargas Diversas:
Por Personas:
Pero:
Nf = 2F = 928T = 2
q5a = 3712 BTU/día
Por Iluminación:
Pero:
proyección pie cuadrado piso 3465.832Nf = 2F = 3.413T = 2
q5b = 47315.537 BTU/día
-
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Por Envases:
q5c = 0 BTU/día
Por Motores:
q5d = 0 BTU/día
Por Respiración:
q5e = 111112.99 BTU/día
Cargas diversas total:
q5t = 162140.53 BTU/día
3.2.6.4.5. Carga Total:
qt = 928400.04 BTU/día
Considerando un factor de 10% por motores y otros:
qt = 1021240.048 BTU/día
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 34
3.2.7. CACULO ANTECAMARA:
3.2.7.1. Dimensiones Internas:
Largo = 9 m = 29.528 pies. Ancho = 7 m = 22.966 pies.
Alto = 4.5 m = 14.76 pies.
3.2.7.2. Dimensiones Externas:
Temperatura(°C)
Temperatura(°F)
Antecámara 1 34
De tabla N° 12:
TemperaturaAntecámara (°F)
Espesor de CorchoRequerido
25 - 35 5¨
Usamos poliestireno:
e= 4"
-
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3.2.7.2.1. Dimensiones de la Pared:
Cuadro. Espesor de Pared de Antecamara.
Espesor Pared
Componente Medida UnidadEnlucido exterior 0.75 pulgmuro de ladrillo 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulgaislante 4 pulgenlucido interior 0.75 pulg
total11.625 pulg0.969 pies
3.2.7.2.2. Dimensiones de la Techo:
Cuadro. Espesor de Techo de Antecamara.
Espesor TechoComponente Medida Unidadconcreto 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulgaislante 4 pulgenlucido interior 0.75 pulg
total10.875 pulg0.906 pies
Debido a que la temperatura requerida en nuestra antecámara es de1°C, no se tomo en cuenta el cálculo del aislante en el piso.
Cuadro. Dimensiones Interiores y Exteriores.Dimensiones
Interiores(pies)
Dimensiones
Exteriores(pies)Largo 29.528 31.466Ancho 22.966 24.904Alto 14.760 15.666
-
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3.2.7.3. Calculo de Cargas Térmicas de Antecamara:
3.2.7.3.1. Por Pared, Techo y Piso:
- Por pared, techo y piso:
Donde:
F1 = 67.8 BTU / (día* pie2)
Ti = 34 °FTe = 77 °FTe-Ti = 43 °F
( ) ( )
Por lo tanto:
q1 = 207336.47 BTU/día
3.2.7.3.2. Carga Solar:
- Para el proyecto se no hará el cálculo sobre el techo, ya que cuenta con
un sobretecho, por lo tanto esta carga es nula:
q2 = 0 BTU/día
-
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3.2.7.3.3. Carga por cambio de Aire:
- Se tiene:
Donde:
F2 = 4.9F3 = 2.76 BTU/ pie3 V = 10009.34 pie3
q3 = 135366.41 BTU/día
3.2.7.3.4. Carga por Producto:
- Se tiene:
[ ( )]
q4 = 0 BTU/día
3.2.7.3.4. Cargas Diversas:
Por Personas:
Pero:
Nf = 2F = 906T = 2
q5a = 3624 BTU/día
-
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Por Iluminación:
Pero:
proyección pie cuadrado piso 678.14Nf = 2F = 3.413T = 2
q5b = 9257.967 BTU/día
Por Envases:
q5c = 0 BTU/día
Por Motores:
q5d = 0 BTU/día
Por Respiración:
q5e = 0 BTU/día
Cargas diversas total:
q5t = 12881.96 BTU/día
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 39
3.2.7.3.5. Carga Total:
qt = 355584.854 BTU/día
Considerando un factor de 13% por motores y otros:
qt = 462260.309 BTU/día
3.2.8. CACULO DESPACHO:
3.2.8.1. Dimensiones Internas:
Largo = 46 m = 150.918 pies.
Ancho = 7 m = 22.966 pies.
Alto = 4.5 m = 14.76 pies.
3.2.8.2. Dimensiones Externas:
Temperatura(°C)
Temperatura(°F)
Despacho 5 41
De tabla N° 12:
TemperaturaAntecámara (°F) Espesor de CorchoRequerido35 – 50 4¨
-
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Usamos poliestireno:
e= 3"
3.2.8.2.1. Dimensiones de la Pared:
Cuadro. Espesor de Pared de Despacho.
Espesor ParedComponente Medida UnidadEnlucido exterior 0.75 Pulgmuro de ladrillo 6 Pulgbarrera de vapor 0.125 Pulg
Aislante 3 Pulgenlucido interior 0.75 Pulg
Total10.625 Pulg0.885 Pies
3.2.8.2.2. Dimensiones de la Techo:
Cuadro. Espesor de Techo de Despacho.
Espesor TechoComponente Medida UnidadConcreto 6 pulgbarrera de vapor 0.125 pulg
Aislante 3 pulgenlucido interior 0.75 pulg
Total9.875 pulg0.823 pies
Debido a que la temperatura requerida en nuestro Despacho es de 5°C,no se tomo en cuenta el cálculo del aislante en el piso.
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 41
Cuadro. Dimensiones Interiores y Exteriores.
3.2.8.3. Calculo de Cargas Térmicas de Despacho:
3.2.8.3.1. Por Pared, Techo y Piso:
- Por pared, techo y piso:
Donde:
F1 = 64.8 BTU / (día* pie2)
Ti 41°FTe 77°FTe-Ti 36°F
( ) ( )
Por lo tanto:
q1 = 847823.449 BTU/día
DimensionesInteriores
(pies)
DimensionesEsteriores
(pies)
Largo 150.918 152.689 Ancho 22.966 24.737
Alto 14.760 15.583
-
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3.2.8.3.2. Carga Solar:
- Para el proyecto se no hará el cálculo sobre el techo, ya que cuenta con
un sobretecho, por lo tanto esta carga es nula:
q2 = 0 BTU/día
3.2.8.3.3. Carga por cambio de Aire:
- Se tiene:
Donde:
F2 2F3 2.5V 51157.91
q3 = 255789.53 BTU/día
3.2.8.3.4. Carga por Producto:
- Se tiene:
[ ( )]
q4 = 0 BTU/día
-
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3.2.8.3.4. Cargas Diversas:
Por Personas:
Pero:
Nf = 2F = 828T = 2
q5a = 3312.0 BTU/día
Por Iluminación:
Pero:
proyección pie cuadrado piso 3465.983Nf = 2F = 3.413
T = 2
q5b = 47317.597 BTU/día
Por Envases:
q5c = 0 BTU/día
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 44
Por Motores:
q5d = 0 BTU/día
Por Respiración:
q5e = 0 BTU/día
Cargas diversas total:
q5t = 50629.597 BTU/día
3.2.8.3.5. Carga Total:
qt = 1154242.576 BTU/día
Considerando un factor de 13% por motores y otros:
qt = 1500515.348 BTU/día
-
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3.3. SELECCIÓN DE EQUIPOS:
3.3.1. SELECCIÓN DEL REFRIGERANTE:
R-134a para una temperatura de funcionamiento entre -7 °C y 7°C
Características
P. Condensación 0.6 Mpa
P. Evaporación 0.18 Mpa
P. Critica 4 Mpa
3.3.2. SELECCIÓN DE CONDENSADOR:
Sumando todas las cargas de nuestra planta se obtiene una carga total de:
Qt= 16296886.2 BTU/dia.
Tiempo de funcionamiento 24 hrs (Hot Gas).
CAP = 679036.924 BTU/hr.
CAP = 198.87 = 200 KW
Para la selección del condensador se supone un ∆T=10 °F
T. ambiente = 77 °F
T. condensación = 87 °F
Factor de corrección = 3.084
3.084 = 2094149.87 BTU/hr = 2094 MBH
Seleccionando el modelo, obtenemos un condensador de marca EVAPCO
modelo:
ATC -150E-1gCAP=2205MBH
-
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Datos técnicos:
3.3.3. SELECCIÓN DE COMPRESOR:
Sumando todas las cargas de nuestra planta se obtiene una carga total de:
Qt= 16296886.2 BTU/dia.
Tiempo de funcionamiento 24 hrs (Hot Gas).
CAP = 679036.924 BTU/hr.
169759.231 Btu/hr por cada condensador
Para la selección del compresor se tiene:
T. ambiente = 77 °FT. condensación = 87 °F
T. evaporización = 18 °F
Seleccionando el modelo de compresor que cumpla con nuestrascaracterísticas, obtenemos 4 compresores de marca BITZER, modelo:
Modelo: 6H-25.2yCAP: 182100 BTU/hrPot: 14,59 KWCantidad: 4
Model
No.
Fans WeightsRefrigerant
Operating
Charge lbs
Coil
Volume
ft3
Spray Pump Remote Pump
HP CFM shipping
heaviest
Seccion Operating HP GPM
Gallons
Req'd
Conn.
Size
Operating
Weight
ATC-
150E-1g (2)3 23,800 6,490 5,670 8,860 314.82 22
1 -
1/2 270 230 8'' 8080
-
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3.3.4. SELECCIÓN DE EVAPORADORES:
3.3.4.1. TUNEL DE ENFRIAMIENTO:
La carga obtenida de nuestros cálculos para el túnel de enfriamiento,
obtuvimos:
Qt= 5124575.16 BTU/día.
Tiempo de funcionamiento 24 hrs (Hot Gas).
CAP= 213523.965 BTU/hr=62.6KW
Para la selección del evaporador de las tablas de TD
Seleccionando el modelo de evaporador que cumpla con nuestrascaracterísticas, obtenemos 1 evaporador ,de marca GUNTNER modelo:
Modelo: MBN 050 C-812-HJCAP: 63.1 KWVentiladores: 8x1.15 KW
humedad relativa 85%
convección forzada 12 ºF
T. túnel 30 ºF
T. evaporación 18 ºF
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 48
3.3.4.2. CAMARA DE CONSERVACION:
La carga obtenida de nuestros cálculos para nuestra cámara de
conservación, obtuvimos:
Qt= 1021240.05 BTU/día.
Tiempo de funcionamiento 24 hrs (Hot Gas).
CAP= 42551.67 BTU/hr=12.46KW.
Para la selección del evaporador de las tablas de TD
Seleccionando el modelo de evaporador que cumpla con nuestrascaracterísticas, obtenemos 2 evaporadores ,de marca GUNTNER modelo:
Modelo: GHN045.2E/17-HNX50.MCAP: 7.6 KWVentilador: 1x0.60 KW
humedad relativa 85%
convección forzada 12 ºF
T. Cámara 32 ºF
T. evaporación 20 ºF
-
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3.3.4.3. ANTECAMARA:
La carga obtenida de nuestros cálculos para nuestra antecámara,
obtuvimos:
Qt= 462260.31 BTU/día.
Tiempo de funcionamiento 24 hrs (Hot Gas).
CAP= 19260.85 BTU/hr=5.64KW.
Para la selección del evaporador de las tablas de TD
Seleccionando el modelo de evaporador que cumpla con nuestrascaracterísticas, obtenemos 1 evaporador ,de marca GUNTNER modelo:
Modelo: GHN 040.2H/110-HNX50.MCAP: 6.3 KWVentilador: 1x0.26 KW
humedad relativa 85%
convección forzada 12 ºF
T. Cámara 34 ºF
T. evaporación 22 ºF
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 50
3.3.4.4. DESPACHO:
La carga obtenida de nuestros cálculos para nuestro despacho, obtuvimos:
Qt= 1500515.35 BTU/día.
Tiempo de funcionamiento 24 hrs (Hot Gas).
CAP= 62521.4729 BTU/hr=18.6KW.
Para la selección del evaporador de las tablas de TD
Seleccionando el modelo de evaporador que cumpla con nuestrascaracterísticas, obtenemos 2 evaporadores ,de marca GUNTNER modelo:
Modelo: GHN045.2H/112-HNX50.MCAP: 9.3 KWVentilador: 1x0.60 KW
humedad relativa 85%convección forzada 12 ºF
T. Cámara 41 ºF
T. evaporación 29 ºF
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 51
3.4. SELECCIÓN DE TUBERIAS:
EN ANEXO 01
3.5. SELECCIÓN DE VALVULA DE EXPASION TERMOSTATICA:3.5.1. TUNEL DE ENFRIAMIENTO:
Datos:
Capacidad = 62.6 KW
Refrigerante = R-134ª
Temperatura de condensación =87 ºF
Temperatura de evaporación = 18 ºF
Presión de condensación = 792 KPa
Presión de evaporación = 217.04 KPa
VALVULA TIPO TE20-9
3.5.2. CAMARA DE CONSERVACION:
Datos:
Capacidad = 12.5 KW
Refrigerante = R-134ª
Temperatura de condensación =87 ºF
Temperatura de evaporación = 20 ºF
Presión de condensación = 792 KPa
Presión de evaporación = 225 KPa
VALVULA TIPO TE5 - 20
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 52
3.5.3. ANTECAMARA:
Datos:
Capacidad = 5.7 KWRefrigerante = R-134ª
Temperatura de condensación =87 ºF
Temperatura de evaporación = 22 ºF
Presión de condensación = 792 KPa
Presión de evaporación = 234.36 KPa
VALVULA TIPO T2/05
3.5.4. DESPACHO:
Datos:
Capacidad = 18.3 KW
Refrigerante = R-134ª
Temperatura de condensación =87 ºF
Temperatura de evaporación = 29 ºF
Presión de condensación = 792 KPa
Presión de evaporación = 272.21 KPa
VALVULA TIPO TE5-3
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 53
3.6. VALVULAS EN LAS LINEAS:
3.6.1. LINEA DE SUCCION:
3.6.1.1.Válvulas de cierre:
SVA-S 32 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5500o Numero de válvulas : 7
SVA-S 65 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5800o Numero de válvulas : 4
SVA-S 20 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5300o Numero de válvulas : 1
3.6.2. LINEA DE LÍQUIDO:
3.6.2.1.Valvula de cierre:
SVA-S 15 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5200o Numero de valvulas : 1
SVA-S 32 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5500o Numero de válvulas : 1
SVA-S 80 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5900o Numero de válvulas : 1
3.6.2.2.Válvula de Solenoide:
EVR 6 codigo: 032F1209o Numero de valvulas : 8
3.6.2.3.Valvula de Bola
GBC 12 S ANG H-WHEEL codigo: 009G7022o Numero de valvulas : 8
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 54
3.6.3. LINEA DE DESCARGA:
3.6.3.1. Valvula de cierre:
SVA-S 65 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5800o Numero de valvulas : 2
SVA-S 40 D ANG H-WHEEL codigo: 148B5600o Numero de valvulas : 8
3.6.3.2.Válvula Check:
NRVH 35s codigo: 020-1034o Numero de valvulas : 4
NRV 28s codigo: 020-1056o Numero de valvulas : 8
SCA-X 65 D ANG codigo: 148B5803o Numero de valvulas : 1
3.6.3.3.Valvula de Bola
GBC 28s codigo: 009G7001o Numero de valvulas : 8
GBC 35s codigo: 009G7057o Numero de valvulas : 8
3.6.3.4.Valvula de Selenoide:
EVR 25 codigo: 032F2207o Numero de valvulas : 8
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 55
3.6.3.5.Servo Valvulas:
ICS-50 3 Pilots código: 027H5033o Numero de válvulas : 1
EVM (NO) código: 027B1130o Numero de válvulas : 1
CVPP (HP) código: 027B1162o Numero de válvulas : 1
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 56
Anexos
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 57
ANEXO 01
Calculo de tuberías
-
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A.1. SELECCIÓN DE TUBERIAS:
A.1.1. Línea de succión
Tramo 7-3
Datos:- L=59m = 193.57 pies- AP=1.33- Tevap. =22⁰F- CAP=55.3 Kw = 15.72 ton.
TUBERIA Fe Ø2 ⅝”
Tramo 5.1-5
Datos:- L=7.5m = 24.6 pies
- AP=1.33- Tevap. =22⁰F- CAP=15.2 Kw = 4.32 ton.
TUBERIA Cu Ø 1 ⅛”
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 59
Tramo 6.1-6
Datos:- L=4m = 13.12 pies- AP=1.33- Tevap. =22⁰F- CAP=18.6 Kw = 5.28 ton.
TUBERIA Cu Ø 1 ⅛”
Tramo 3.2-3
Datos:- L=36 m = 118.11 pies- AP=1.33- Tevap. =22⁰F- CAP=30.4 Kw = 8.69 ton.
TUBERIA Fe Ø 2 ⅛”
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 60
Tramo 3-1
Datos:- L=14.25m = 46.72 pies- AP=1.33- Tevap. =22⁰F- CAP= 60.25 ton.
TUBERIA Fe Ø3 ⅛”
Tramo X-Y (tablas de velocidad)
Datos:- L= 5m- Tevap. =22⁰F- CAP=211 Kw = 60.25 ton.- V=18 m/s
TUBERIA Fe Ø4 ⅛”
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 61
Tramo X-W (tablas de velocidad)
Datos:- L= 0.5m- Tevap. =22⁰F- CAP=53 Kw = 15.06 ton.- V=18 m/s
TUBERIA Fe Ø2 ⅛”
A.1.2. LINEA DE DESCARGA:
Tramo X-Y
Datos:- L=5m = 16.4 pies- AP=1.33- Tevap. =22⁰F- CAP= 60.7 ton.
TUBERIA Fe Ø2 ⅛”
-
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Diseño de Plantas Industriales I Página 62
Tramo X-W (tablas de velocidad)
Datos:- L= 0.5m- Tevap. =22⁰F- CAP=53 Kw = 15.175 ton.- V=18 m/s
TUBERIA Fe Ø 1 ⅜”
A.1.3. LINEA DE LÍQUIDO
Tramo 1-2 (tabla de velocidad)
Datos :
-Temperatura de condensación= 87 °F
-CAP = 211.9 KW
-CAP = 60.25 Ton
-Velocidad = 230 pie/min
TUBERIA Fe Ø 3 ⅝”
-
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63/100
Diseño de Plantas Industriales I Página 63
Tramo 2.1-3.2
Datos :
-Ti = 32 °F
-∆T = 10°F
-∆P = 2°F
-T evap = 22°F
0.9
CAP = 60.25 Ton
TUBERIA Fe Ø 2⅛
Tramo 3-7
Datos :
-L = 59 m = 193.57 pies
-∆P = 1.33
0.69
CAP = 55.3 KW = 15.72 Ton
TUBERIA Fe Ø 1⅛
-
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64/100
Diseño de Plantas Industriales I Página 64
Tramo 5 – 5.1
Datos:
-L = 7.5 m = 24.6 pies
-∆P = 1.3 Psi
5.4
CAP = 15.2 KW
CAP = 4.32 Ton
TUBERIA Cu Ø ⁄
A.1.4. LINEA DE HOT GAS:
TUBERIA Fe Ø 1 ⁄
A.1.5. LINEA DE RETORNO HOT GAS:
TUBERIA Fe Ø 1⅛
-
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65/100
Diseño de Plantas Industriales I Página 65
ANEXO 02
FICHA TECNICA DE
Evaporadores
-
8/17/2019 Proyecto Uvas Final
66/100
Diseño de Plantas Industriales I Página 66
Evaporador
TUNEL
-
8/17/2019 Proyecto Uvas Final
67/100
Diseño de Plantas Industriales I Página 67
EVAPORADOR
CAMARA
-
8/17/2019 Proyecto Uvas Final
68/100
Diseño de Plantas Industriales I Página 68
EVAPORADOR
ANTECAMARA
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EVAPORADOR
DESPACHO
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ANEXO 03
CATALOGO
CONDENSADOR
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ANEXO 04
CATALOGO
COMPRESORES.
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ANEXO 05
Diagrama de
operaciones.
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RecepciónMateriaPrima.
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ANEXO 05
PLANOS 2D
Selección yPesado
Javas Vacías
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Empaque
Paletizado
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Anexo 6
Planos.
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Plano de ubicación
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Plano de distribución
de planta de
refrigeración de uvas
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Plano de instalaciones
eléctricas.
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Plano de instalaciones
agua y desagüe.
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Esquema técnico
refrigerante R134a.
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Planos ambientes en
planta de refrigeración
de uva.
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Plano detalles paredes
techo y piso.
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Plano detalle de
evaporador túnel
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Plano detalle
evaporador cámara.
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Plano detalle
evaporador
antecámara.
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Plano detalle
evaporador
despacho.
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Plano detalle
compresor bitzer.
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Plano detalle
condensador evapco.
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Plano detalle puerta
despacho.
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Plano detalle
cortina hawaiana.
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Plano detalle puerta
metalica
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Anexo 7
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Cronograma
construcción de
planta
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