Análisis energético y exergético de una planta de leche

1. Diseño de la investigación
3. Desarrollo
4. Ciclo y uso del amoniaco como sustancia refrigerante
5. Cálculo de las cargas térmicas en la cámara
6. Conclusiones
7. Bibliografía

Diseño de la investigación

Problema:

Necesidad de realizar un análisis energético y exergético de la planta de leche de un Combinado Lácteo.

Objetivo:

Calcular las pérdidas por el método energético y exergético.

Objeto:

Planta de leche.

Tareas:

Explicar el ciclo de la sustancia refrigerante.

Representar dicho ciclo y calcular el COP.

Calcular los calores cedido y absorbidos en el condensador y evaporadores, respectivamente.

Determinar las fuentes de calor externas e internas al local.

Calcular las cargas térmicas provenientes de las distintas fuentes.

Calcular la carga térmica total a evacuar en el local.

Calcular la exergía del sistema.

Introducción

La industria de la refrigeración cada día se extiende más y encuentra más aplicaciones. En otro tiempo, el uso principal de la refrigeración era la producción de hielo. Hoy la refrigeración es esencial en la producción y distribución de alimentos y para el funcionamiento eficiente de la industria. Las aplicaciones más frecuentes de la refrigeración son: producción y distribución de alimentos, uso en procesos industriales e industrias químicas y aplicaciones especiales de la refrigeración.

En el Combinado Lácteo estudiado, la refrigeración es el factor principal de la preparación, almacenamiento y distribución de la leche. Dada la importancia que esto representa, este trabajo va encaminado a la descripción detallada del sistema de refrigeración en la línea de leche. Se explica el ciclo del amoniaco como sustancia refrigerante y cada uno de los componentes que intervienen, con su clasificación y algunos datos técnicos de interés. Se auxilia de las representaciones gráficas necesarias y se realiza el cálculo de las cargas térmicas de la cámara. Se determinan, además, los caudales de la sustancia refrigerante y los calores, absorbido y cedido, de la misma y el COP, para comprobar si se encuentra en un buen estado de funcionamiento. Además se realizan los análisis energético y exergético para conocer el grado de irreversibilidad del sistema y por tanto su eficiencia.

Desarrollo

Una sustancia refrigerante es el medio de transmisión del calor, que absorbe calor al evaporarse a baja temperatura y lo cede al condensarse a alta temperatura y presión. En el Combinado Lácteo la sustancia refrigerante que se utiliza es el amoniaco.

Ciclo y uso del amoníaco como sustancia refrigerante

Características del amoniaco.

Compuesto inorgánico.

Designación numérica 717.

Fórmula química NH3.

Temperatura de congelación a presión atmosférica -77.7 ºC.

Es explosivo cuando se mezcla con el aire en concentraciones de 16 a 25 % de amoniaco en volumen.

Reacciona con el cobre, el latón u otras aleaciones de cobre en presencia del agua. Por tanto, el hierro y el acero son los metales comúnmente empleados en los sistemas de amoniaco.

Se disuelve en agua, y la mayoría de los productos alimenticios contienen agua. En pequeñas concentraciones, los efectos sobre los alimentos es insignificante, pero en altas concentraciones, o con largos períodos de exposición, los alimentos toman mal sabor, e incluso pueden ser tóxicos.

Su fuga se detecta fácilmente por el olor. Quemando azufre en presencia de amoniaco se formarán humos blancos de sulfato de amonio, que denunciarán el escape.

Es el más barato de los refrigerantes más utilizados.

Se usa principalmente en las grandes industrias y en las instalaciones de baja temperatura como congelación de alimentos y plantas lecheras.

Toxicidad