Estudio y diseño de una cámara frigorífica de baja temperatura

Abstract

En este proyecto se realiza el estudio de una instalación frigorífica, más concretamente de una cámara frigorífica de baja temperatura. Finalmente se realiza el diseño de sus elementos constructivos, así como de los elementos que constituyen el ciclo frigorífico. De forma general, las empresas y compañías pequeñas pertenecientes al sector de la alimentación se ven obligadas a disponer de cámaras frigoríficas para la conservación de sus productos. Su adquisición se suele basar en la compra de cámaras modulares preseleccionadas por las empresas distribuidoras, sin realizar ningún tipo de análisis de la capacidad frigorífica del ciclo ni de las pérdidas producidas en la estructura. La motivación principal de este proyecto es alcanzar una mayor base de conocimiento acerca de este tipo de instalaciones, con el fin de entender mejor su funcionamiento y así poder realizar un análisis más detallado del rendimiento frigorífico y de las necesidades constructivas. Además, se pretende poder llevar a cabo la instalación de dicha cámara en un futuro, con el objetivo de poder mostrar a los alumnos de la ETSII sus características y funcionamiento. Para ello, se realiza en primer lugar un estudio exhaustivo de las necesidades constructivas de este tipo de instalaciones, teniendo en cuenta el Reglamento de Seguridad para Plantas e Instalaciones Frigoríficas. A su vez, se analizan los diferentes equipos encargados de la correcta producción de frío con el fin de mejorar la elección de estos. Una vez alcanzado el conocimiento previo necesario, se realiza la elección y el diseño de la estructura de la cámara, teniendo en cuenta las ofertas actuales del mercado. Paralelamente, en función de las condiciones de operación fijadas se selecciona el compresor, cuyas características técnicas fijan el punto de partida para la simulación del ciclo de Compresión Mecánica Simple de la instalación. Además, para la selección de este se debe tener en cuenta el refrigerante a utilizar, debido a la actual retirada progresiva de algunos de ellos por la normativa F-Gas. Posteriormente se procede a la simulación del ciclo frigorífico en el software EES. Fijadas las condiciones de la cámara y las características del compresor, se realiza la caracterización de los intercambiadores de calor, lo cual permite posteriormente una selección más precisa. Además, se obtiene la potencia frigorífica del ciclo y el rendimiento energético, datos fundamentales en el diseño de una instalación frigorífica. Finalizada la simulación, se puede proceder a la elección del resto de equipos, el evaporador, el condensador, la válvula de expansión y los accesorios necesarios que se describen en el texto. Procediendo de esta forma, se obtiene un ciclo frigorífico basado en la simulación teórica, lo cual proporciona una mayor veracidad y fiabilidad en cuanto a su funcionamiento posterior. Tras la selección de equipos, se efectúa el denominado análisis de cargas térmicas. En él se calculan las pérdidas de calor que se pueden dar en la instalación de forma conservadora, desde las producidas a través de los cerramientos hasta las ocasionadas por el personal que opere en la misma. Esta etapa resulta indispensable para conocer la capacidad frigorífica real de la cámara. Finalmente, teniendo en cuenta los resultados hallados a partir de la simulación del ciclo y las pérdidas térmicas, se procede a calcular la potencia disponible de la cámara. Ya que se trata de un estudio teórico sin interés comercial, se suponen botellas de agua como carga a suministrar.