Fabrica de hielo

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO
Racionalización del costo energético en una fábrica de
hielo de 25 toneladas por día de capacidad

Fernando Hernández Vega

Director de tesis: M. en C. José Rubén Aguilar Sánchez

Febrero 2012

Dedicatoria.

El presente proyecto está dedicado a mis seres queridos que siempre
me han apoyadopara lograr mis objetivos, a mis compañeros y
maestros del Instituto Politécnico Nacional que con su esfuerzo
conocimientos experiencia y dedicación hacen posible la realización
de este trabajo y que me han ayudado a formarme en la persona que
orgullosamente soy hoy en día.

Fernando Hernández Vega
Octubre 2011

ÍNDICE GENERAL.

OBJETIVO.

1

JUSTIFICACIÓN.

1

ALCANCE.

1

INTRODUCCIÓN.

2CAPÍTULO 1: GENERALIDADES.

3

1.1

Primeras formas de obtención y distribución de hielo.

3

1.2

Primeros métodos artificiales: las mezclas refrigerantes.

8

1.3

Historia del ciclo de refrigeración por absorción.

9

1.3.1

Ciclo de absorción con solución de amoniaco y agua.

10

1.3.2

Ciclo de absorción de doble efecto con bromuro de litio y agua.

12

1.3.3

Ciclo de calefacción.

15

1.3.4Funcionamiento del ciclo de absorción de simple efecto

1.4

con bromuro de litio y agua, alimentado por agua caliente.

16

Ciclo de compresión.

18

CAPÍTULO 2: PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE UNA
FÁBRICA DE HIELO.

2.1

Aspectos fundamentales de los ciclos de refrigeración.

26

26

2.1.1

Ciclo de Carnot inverso.

27

2.1.2

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor.

29

2.1.3

Ciclo real derefrigeración por compresión de vapor.

31

2.1.3.1

Influencia de las irreversibilidades en el compresor.

32

2.1.3.2

Influencia de las irreversibilidades en el evaporador.

32

2.1.3.3

Influencia de las irreversibilidades en el condensador.

33

2.2

Compresor.

33

2.2.1

Propiedades del lubricante para compresores de amoniaco.

34

2.2.1.1

Capacidad lubricante.

34

2.2.1.2

Características aaltas temperaturas.

35

2.2.1.3

Solubilidad del refrigerante.

35

2.2.1.4

Características a bajas temperaturas.

35

2.2.2

Propiedades del amoniaco.

36

2.2.2.1

Propiedades físicas y químicas.

37

2.2.2.2

Aplicaciones del amoniaco.

39

2.2.2.3

Refrigeración con amoniaco.

40

2.2.2.4

Ventajas del uso del amoniaco como refrigerante.

41

2.3

Condensador atmosférico de amoniaco.

422.4

Tanque recibidor de amoniaco.

45

2.5

Válvula de expansión.

47

2.6

Evaporador de amoniaco.

48

2.7

Costo eléctrico de operación actual.

48

2.7.1

Compresor.

49

2.7.2

Regaderas.

49

2.7.3

Agitador.

49

2.7.4

Sistema de purificación de agua.

50

2.7.5

Iluminación.

50

2.7.6

Cálculo del total de consumos.

51

CAPÍTULO 3: RACIONALIZACIÓN DEL CONSUMO
ELÉCTRICO.

54

3.1Evaporador formando hielo a su alrededor.

54

3.2

Condensador de amoniaco acumulando aceite en su interior.

56

3.3

Cambio del motor.

57

3.4

Definición de factor de potencia.

57

3.5

Mantenimiento del compresor.

60

3.5.1

Mantenimiento en operación.

61

3.5.2

Mantenimiento programado.

62

3.5.3

Mantenimiento overhaull.

63

CAPÍTULO 4: PUESTA EN MARCHA CON CAMBIOS
IMPLEMENTADOS.

674.1

Cálculo del consumo eléctrico con un motor de 40 Hp.

67

4.2

Horas anteriores de operación.

68

4.3

Incremento de la producción.

70

4.4

Disminución del costo eléctrico.

72

4.5

Amortización de la inversión.

73

CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

74

5.1

La refrigeración una necesidad moderna.

74

5.2

El costo de la electricidad y sus repercusiones.

74

5.3

Falta deinformación y distribución de la misma.

75

5.4

Recomendaciones.

77

5.5

Trabajo futuro.

78

Nomenclatura.

82

Referencias.

83

ÍNDICE DE FIGURAS.

Figura 1. Arados especiales tirados por caballos.

5

Figura 2. Los bloques de hielo se cortaban utilizando sierras.

6

Figura 3. Bloques de hielo cortados.

6

Figura 4. Reparto de hielo a domicilio.

7

Figura 5. Ciclo de absorción.

11...