Balance

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
Departamento de Ingeniería Bioquímica
Ingeniería Termodinámica

1.- Obtenga el Factor U para una pared construida de barrobloque de 6 pulgadas con aislamiento de placa de corcho de 4 in.

2.- Para efectos de ventilación se introducen a un espacio refrigerado 300 ft3 de aire por minuto. Si el interior delenfriador está a 35°F y la temperatura exterior de bulbo seco y humedad relativa son 85°F y 50% respectivamente, Calcular la carga por cambio de aire en Btu/24 horas.

3.- 7500 lb de carne de res fresca entran diariamente a un cuarto de enfriamiento a 103°F y son enfriados hasta 45°F. Calcular:
a) La carga del producto en Btu/24 horas
b) La carga del producto suponiendo que lacarne de res es enfriada en 2 horas.
c) La carga del producto empleando el factor de rapidez de enfriamiento adecuado en un tiempo de 20 horas de enfriamiento.

4.- Tres mil cajas de manzanas son almacenadas a 35°F en un almacén enfriador de 50 *40 *10 ft. Las manzanas entran al enfriador a 85 °F y a razón de 200 cajas diarias durante los 15 días que dura la recolección. Lasparedes incluyendo piso y techo están construidas con tablones de madera de i pulgada colocados por ambos lados sobre postes de madera de 2 * 4 y están aislados con lana de roca de 3 5/8 pulgada. La temperatura ambiente es de 85°F. el peso promedio de las manzanas es de 59 libras por cada caja. Las cajas tienen un peso promedio de 4.5 libras y el valor del calor específico es de 0.60 BTU/lb °F.

Calcular la carga de enfriamiento por hora basada en un tiempo de 20 h de funcionamiento del equipo.

5.- Se cuenta con una cámara de refrigeración cuyas dimensiones son las siguientes 4.78 * 2.18 * 2.18 metros. La temperatura del aire exterior es de 25 °C y en el interior de la cámara se mantiene a -10 °C, la conductividad U promedio de los muros es de 0.023 Watts/ m2°K. si cada día se congelan 600 Kg de mantequilla que entran a 15 °C calcule la carga diaria a que está sometida la cámara y reporte en KJ. La Cp. de la mantequilla es de 2.302 KJ/Kg K sobre el punto de congelación y 1.465 KJ/Kg K después del punto de congelación. Estime la congelación a 0°C y el calor por la congelación es de 62.775 KJ/Kg.

Ejemplo de aplicación.

1.- Se quierenalmacenar 700 toneladas de manzana en refrigeración. La manzana proviene de Chihuahua, Coahuila y Durango y llega a la planta a una temperatura promedio de 45ºC que corresponde a la del ambiente. La humedad relativa en este lugar es de 40%. Las manzanas provienen del campo y al llegar a la planta se realiza una preselección y un lavado con agua, lo que permite un prenfriamiento, alcanzando lasmanzanas en promedio una temperatura de 30ºC. Una vez realizado este lavado, la manzanas se empacan en cajas de cartón, envolviendo individualmente cada manzana en papel de china. La caja de manzanas pesa en promedio 24 Kg, lo cual incluye el peso de la caja de cartón sola (0.85 Kg), la del papel (1.5 g) y la de las manzanas (0.2 Kg en promedio). Cada caja mide: 80 cm de largo, 50 cm de ancho y 40 cm dealto.

Las manzanas llegarán a la planta en tráiler, los cuales cargan en promedio 20 toneladas. Se pueden recibir diariamente 7 tráiler, lo que equivale a 140,000 Kg de manzana.
La manzana se lleva a una cámara de refrigeración en donde se enfría desde 30 hasta 0ºC en 24 h y posteriormente se pasarán a la cámara de almacenamiento donde se conservarán a 0ºC.

Tanto en el enfriamiento comoen el almacenamiento las cajas de manzana se acomodarán en tarimas de madera de 1.5 m por 2.0 m, pesando cada tarima 35 Kg y con una capacidad de estibaje de 5 cajas

En función de los datos técnicos que se presentan a continuación determine para ambas cámaras:

a.- Carga de refrigeración.
b.- Refrigerante apropiado (Compare, R-11, R-12, R-134a, R-22 y Amoniaco).
c.- Ciclo de refrigeración...