• Categories
• Alimentos
• Inflación
• Regresión lineal
• Agricultura
• Tecnología

Citation preview

UNIVERSIDAD AUTóNOMA METROPOLITANA

UNIDAD: IZTAPALAPA. DIVISIóN: C.B.I. CARRERA~NGENIE~A EN ENERGÍA.

MATERIA: SEMINARIO DE PROYECTOS I Y 11.

TITULO: DISEÑO DE UNA CÁMARA FRIGORÍFICA PARA CONSERVAR NARANJA EN EL MUNICIPIO DE ÁLAMO VER., UNA DE LAS REGIONES CON MÁS ALTA PRODUCCI~NDE NARANJA A NIVEL NACIONAL, A FIN DE COMERCIALIZARLA EN EL D.F.

ALUMNOS: /GONZÁLEZ MACEDA ROGELIO. MATRICULA: 90323450. Y ARGÜELLES DOMINGUEZ CELESTINO MATRICULA: 89229961. ASESOR: M. EN I. Q. ENRIQUE LEMUS FUENTES.

PROYECTO

Diseño de una cámara fhgorífica para conservar naranja en el municipio de Álam0 Ver., una de las regiones con más alta producción de naranja a nivel nacional, a fin de comercializarla enD.F. el

Proyecto desarrollado por:

Rogelio González Maceda. Celestino Argiielles Domínguez.

1

Agradecemoslas a siguientesinstitucionesypersonaselgranapoyo concedido para la realización de el presente proyecto: A. BLASQUEZ E. Refrigeración industrial S.A. de C.V. Muy especialmente al Ingeniero Aristides Marino Uribe encargado de la dirección de proyectos y logística y al Ingeniero Gustavo López Aguilar encargado del departamento Técnico. MYCOM. MAYEKAWA DE MÉXICO, S.A. de C.V. Quien facilitó bibliografia y catálogos de sus equipos y métodos de selección de tecnología. Universidad Autónoma de Chapingo (UACh). Las facilidades y disposición para el préstamo de bibliografia y boletines recientes. Instituto Nacional de Estadística Geografia e Informática. El acceso a la base de datos que registra las variaciones de los diversos parámetros del Banco de México y de la central de abasto del D.F. Al profesor Enrique Lemus Fuentes asesor del presente proyecto, que siempre mostró su mejor disposición para resolver todas nuestras dudas e inquietudes a este respecto.

2

A Isabel, Lilia y Modesto. Fuerza motriz de mi espíritu Rogelio G. Maceda

A Dios, ala UAM, a mis padresy hermanos. Celestino Argiielles.

3

ÍNDICE 1. Justificación ........................................................................................ 225942 9. 1.1.- Conservación de alimentos ...................................................

11.

1.2.- Conservación mediantela refrigeración ...............................

12.

1.3.- Problemática nacional...........................................................

14.

2.- Objetivos ............................................................................................

36.

3. Introducción .......................................................................................

37.

3.1. Importancia dela naranja a nivel nacional...........................

37.

4.- Estudio de mercado...........................................................................

39.

4.1.Marco teórico ........................................................................

39.

4.2.- Definición del producto........................................................

42.

4.3.- Análisis del mes óptimode compra ......................................

44 .

4.3.1 . Análisis del mes de Mayo........................................

45 .

4.3.2.- Análisis del mes de Marzo.......................................

51.

4.3.3.- Análisis del mes en que en promedio tenemos los precios al productormás bajos ..........................

55 .

4

4.3.4.- Resultados del mes óptimo de compra .....................

59.

4.3.5.- Proyección del mes óptimo de compra ....................

60.

4.4.- Análisis del mes óptimo de venta .........................................

62.

4.4.1 .-Análisis del mes de Julio .........................................

63.

4.4.2.- Análisis del mes de Agosto .....................................

67.

4.4.3.- Resultados del mes óptimo de venta ........................

71.

4.4.4.- Proyección del mes óptimo de venta .......................

72.

4.5 .-Análisis de la demanda .........................................................

74.

4.5. 1. Proyección de la demanda ........................................

80.

4.6.- Análisis de la oferta ..............................................................

8 1.

4.6.1.- Proyección de la oferta ...........................................

84.

4.7.- Análisis del precio de venta .................................................

86.

4.8.- Análisis dela comercialización ...........................................

87.

4.8.1 .- Canales de distribución..........................................

88.

4.9.- Conclusiones del estudio de mercado .................................

90.

5. Estudio técnico .................................................................................

5.1. Tamaño de la planta ............................................................

91. 92.

5.1.1. Factores que determinan el tamaño de la planta... 93.

5.1.1.1. Tamaño del mercado................................

5

93.

5.1.1.2.- Disponibilidad de materia prima ............... 95. 5.1.1.3.- Programa de producción...........................

96.

5.1.2.- Conclusiones sobre eltamaño de la planta ............ 99. 5.2.- Localización del proyecto ...................................................

1O0.

5.2.1.- Macrolocalización ..................................................

101.

5.2.2.- Microlocalización ..................................................

102.

5.3 . Ingenieria del proyecto.......................................................

106.

5.3.1.- Proceso de producción ..........................................

107.

5.3.2.- Sistemas de refrigeración.....................................

120.

5.3.2.1 .- El sistema de absorción..........................

122.

5.3.2.2.- El sistema de compresión de vapor........ 125. 5.3.3 .-Conclusión sobre el sistema de refrigeración ...... 136. 5.3.4.- Selección de tecnología.......................................

137.

5.3.4.1 .- Carga térmica .........................................

138.

5.3.4.2.- Selección del refrigerante ......................

172.

5.3.4.3.- Selección del compresor........................

175.

5.3.4.4.- Selección del condensador ....................

188.

5.3.4.5 .- Selección del evaporador......................

193.

5.3.4.6.- Sistema de descarche............................

200.

6

-

I

.I

.

"

5.3.4.7.- Recibidor de líquido..............................

202.

5.3.4.8.- Separador de aceite................................

203.

5.3.4.9.- Separador de líquido.............................

204.

5.3.5.-Distribución de planta.......................................... 6.- Estudio económico.......................................................................

206.

209.

6.1. Costos de producción......................................................

210.

6.2.- Costos de administración................................................

211.

.venta ............................................................... 6.3.- Costos de

212.

6.4.- Inversión total fijay diferida ...........................................

213.

6.5 . Depreciaciones y amortizaciones ...................................

214.

6.6.- Capital de trabajo...........................................................

215.

6.7.- Ingresos por ventas........................................................

216.

6.8.- Determinación de los costos totales..............................

217.

7.- Evaluación económica ...............................................................

230.

.............231. 7.I . Selección deuna mínima tasa de rendimiento 7.2.- Evaluación económica del proyecto.............................

232.

8.- Comentarios finales...................................................................

235.

7

4

I

..

9.- Apéndice A ...............................................................................

236.

............................................................................

246.

10.- Apéndice B

1 1. Apéndice C .............................................................................

253.

12.- Bibliografia.............................................................................

258.

8

I. JUSTIFICACI~N

Cuando consideramos que actualmente, de cada tres niños, uno nace sin perspectivaalgunadevidanormal,nosvemosprecisadosaconcluirque nuestracivilizaciónestámutilandosusrecursoshumanos y porende reduciendo sus oportunidades de progreso. La situación empeora porque la población está creciendo rápidamente y la producción alimenticia no marcha al mismo ritmo. La OMS y la FA0 estiman que la mitad de la población mundial padece hambre o desnutrición; esta desnutrición concentra se países en subdesarrollados de África, Asia y América Latina. En ellas, grandes sectores de su población sufren de privación de alimentos debido al contexto económico y social en que se encuentran inmersos. Esta desnutrición o hambreocasionasufrimiento,enfermedadfisica,moral y mental. El hambre es una condición de miseria y un estado de degradación humana,hastaelpuntodeafectarunadelascapacidadesmásnoblesdel hombre, como es el intelecto. El hambre se materializa en muchas enfermedades; un niño desnutrido, será un adulto con serios impedimentos para desarrollar a plenitud sus facultades, con bajo rendimiento laboraly alta probabilidad de enfermedady muerte precoz. La mala nutrición en los niños, especialmente hasta los dos años de edad, daña severamente el desarrollo y su función cerebral, que en los casos más gravesresultaenunverdaderoretrasomental,limitandoseriamentelas posibilidades futuras de estos niños Las enfermedades más comunes son ocasionadas principalmente por carencias de proteínasy vitaminas. La falta de proteínas, tanto en cantidad como en calidad es una de las causas de lasenfermedadesde los lactantes y niñospequeñosconocidacorno Kwashiorkor; padecimiento que consumey reduce a los niños a piely huesos, la anemia, ataca a mujeres embarazadas y en la lactancia, y a niños durantesu desarrollo. 9

La ausencia de vitamina A, puede ocasionar eventualmente la ceguera , la falta de vitamina C produce escorbuto y gripe y la carencia de vitamina D, produce raquitismo, es decir, deformidades óseas en los niños, incorregibles en la vida adulta. El problema de la escasez de alimentos a producido terribles desastres en el mundo, como el de Irlanda entre 1846 y 1849 donde murieron más de un millón de personas por la enfermedad de la patata, en la india una serie de hambrunas en la primera mitad del siglo XIX mató a 15 millones y en Rusia murieron tres millones durante la hambruna de 1932 a 1933. Los grandes avances en el siglo XX en tecnología agrícola a dado fin a estos males en las naciones adelantadas gracias al amplio uso de fertilizantes, la irrigación, el control de plagas y la aplicación de tecnología para conservar los alimentos de unaxosecha a otra; no obstante esta escasez persiste en los países subdesarrollados.

10

1.1. CONSERVACIóN DE ALIMENTOS Desde el principio de la existencia delhombresobre la tierrafue necesario buscar la manera de conservar los alimentos durante las estaciones en setienenenabundancia,afindesobrevivirdurante las estaciones de escasez. Actualmente la producciónmundialdealimentosasciendeaunos 5000 millonesdetoneladasanuales, la mitaddeestacantidadcorrespondea productos perecederos que requieren ser objeto un de proceso de conservación. Hoy en día, la conservación de alimentos tiene más importancia que la que antestuvoen la historiadelhombre.Actualmentelasgrandespoblaciones urbanas necesitan enormes cantidades de alimentos, de los cuales unagran parte son producidos y procesados en lugares muy apartados. Porlógica, estos debende conservarse en condiciones adecuadasdurante su traslado y el subsecuentealmacenamientohastaserconsumidos. Esto podríaocurriren horas, días, semanas, meses y en algunos casos hasta años. Además, muchos productos, sobre todo fiutas y verdurassondetemporada, y se les debede almacenar para tenerlos a disposición durante todo el año.

Los principales métodos modernos de conservación, son el envasado (conservas) y la conservación frigorífica, aunqueen el método de envasado los alimentospresentan un sabordistintoquedifieremuchodelsabor que tiene el productofresco. La únicaformadeconservar los alimentosen su estado fresco original es mediantela refhgeración.

11

1.2. CONSERVACI~NMEDIANTE LA REFRIGERACI~N

La conservación de alimentos frescos por refiigeración, se efectúa a temperaturas bajas con el fin de eliminar o retardar la actividad de los agentes destructores.Elalmacenamientodeestosalimentosabajastemperaturas reduceengranmedidalaactividadtantodelasenzimascomoladelos microorganismos, proporcionando por lo tanto un medio eficaz de conservar alimentos en su estado fresco original por periodos variables de tiempo. El gradonecesariodetemperaturabajaparaconservaradecuadamentelos alimentos, varía dependiendo del tipo de productos a almacenar y la duración del periodo de almacenamiento. Entre los procedimientos de la conservación alimenticia, desempefia un papel importanteelmétodobasadoenlarefkigeración,estatécnica,mejorala comercialización de alimentos cuando es aplicada correctamente, ya que por mediodeellasepuedelograr un mejorabastecimientodelmercado,una mejorcalidaddealimentosencomparaciónconlosexistenteenciertas temporadas y una disminución en las pérdidas. En elnivelactualdetecnificación,solodel 25 al 30% de los alimentos perecederos son eficazmente procesados según estimaciones internacionales, en las etapasrespectivasdealmacenamientoyventapormediode instalaciones figoríficas, mientrasque las pérdidassiguensiendomuy elevadas, del orden del30% de la producción total de alimentos perecederos.

Hoy en día nadie duda que la tecnología del fi-ío es imprescindible en el fbturo desarrollo dela industria agroalimentaria, enlos países desarrollados el consumodealimentosdependefbndamentalmentedelarefkigeración,que incluso les produce excedentes que por supuesto exportan. Por otro lado, la biotecnología y la ingeniería genética, permitirán la producción masiva de ciertosalimentos y podrán a disposicióndelagricultorespeciesmás resistentesa las heladas,zonasáridas,etc.,quepermitiránaliviarlas necesidades de alimentos en países en desarrollo, lo que trae como consecuencia la intensificación de sistemas de conservación. Se puede afirmar que de momento vamos a tener alimentos de sobra, el problema está en como

12

se Po&á asegurar que estén disponibles para todos en cantidad, calidad y en el momento oportuno. Talvezunamaneraidealdesolucionarestasituación es mediantela aplicacióndel frio paralaconservacióndelosproductosalimenticios excedentes, para su posterior distribución. Simultáneamente el desarrollo de laconservaciónfrigoríficaenlospaísesendesarrollo, les permitiráel almacenamiento y posterior venta del producto cuando el precio del mercado sea conveniente. Dicho de otra forma, la utilizaciónfrio delpuede ser también una vía para el desarrollo económico.

13

1.3. PROBLEMÁTICA NACIONAL

Méxicotambiéntieneproblemasconlaescasezdealimentosyla poblacióntampocodisfrutadeunaalimentaciónsatisfactoria,presentando manifestaciones de desnutrición en diversos grados. En los últimos años, ante los elevados indices de crecimiento poblacional este problemasehaagudizadoenformaalarmanteyelhambrehavueltoa hacerce visible en las grandes ciudades porlo cual la búsqueda de soluciones es urgente. En el caso de México tanto la inversión pública como privada se canaliza al sector industrial mientras que el sector agropecuario se encuentra abandonado y con serios retrasos tecnológicos que ocasiona baja productividad y altos costos de producción. Por otro lado, el TLC, a puesto en desventaja a los productores nacionales, ya que sus homólogos extranjeros poseen tecnología moderna que minimiza sus costos de producción y les permite precios de ventamuyinferioresalosdelpaís.Esto les facilitainvadirelmercado nacional y asu vez ponen en serios problemas a los agricultores del país. Estoobligaamodernizarlaagriculturadelpaís, no solo parautilizar eficientementelosrecursosalimenticiosqueposee,sinoparaimpulsarel desarrollo que México requiere. Lamodernizacióndelsectoragropecuariodebedesustentarseenel desarrollo de su propia tecnología con base a sus condiciones económicas, disponibilidad de recursos e infi-aestructura.

Si tomamosencuentalagrandisponibilidadderecursosalimentarios potenciales con que contamos, concluimos quees necesario establecer nuevas políticas racionales que estimulen la utilización óptima de estos recursos, con laparticipacióndelgobierno,lasuniversidades y las institucionesde investigación, mediante la formación de equipos humanos multidiciplinarios e interinstitucionales para evitar esfberzos dobles y gastos innecesarios

14

Tan so10 en el área de los cítricos, según datos recabados en 1994 en México solo existen 3 investigadores, mientras que en EUA, hay 130 investigadores, para una superficie similar cultivada

Toda esta problemática nos motivó a participar enla búsqueda de soluciones delsectoragropecuario y enparticulareneláreade la citricultura,que también padece rezagos tecnológicos de extrema importanciay sobre todo en eláreadeconservaciónde la naranja,puessegúndatosestadísticos la cantidad de naranja que se hecha a perder es considerable, además de que existe una fuerte demanda en el mercado nacional en periodos postcosecha. La ciudad de México, que concentra la mayor densidad de población de la república, y por tanto al mayor número de consumidores potenciales, será el punto de comercialización, ya que ofiece además, buenas vías de comunicación parala transportación del producto,un amplio mercado, y una relativa cercanía conla ciudad deÁlamo, Ver. Debido al amplio mercado que representa la ciudad de México, se obtienen mejores precios de compra, tal como lo indican las siguientes gráficas, que muestranelcomportamientode los preciosenlosúltimos años enlas principales centrales de abasto aledañas a Álamo.

15

PRECIOS PROMEDIOEN LAS PRINCIPALES CENTRALES DE ABASTOS EN 1993

( PRECIOS DADOS EN PESOS POR KG. )

16

LEON, GTO. 1993

1.6

4

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

O MES

17

I

I,

,

' I

PRECIOS PROMEDIO EN LA CENTRAL DE ABASTO DEL D.F. 1993

1.8-

1.6-

1.4-

1.2-

1-

0.8

0.6

0.4

0.2

O MES

18

PRECIOS PROMEDIO EN LA CENTRAL DE ABASTO DE ECATEPEC, EDO. MEX. 1993 1 .a I

I

1.6

1.4

l

l

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

C

MES

19

1

/

/

PRECIOS PROMEDIO ENLA CENTRAL DE ABASTO DE TOLUCA EDO. MEX. 1993 .

"

1.8

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

O MES

20

PRECIOS PROMEDIO EN LAS CENTRALES DE ABASTO 1993

NOV

' DIC

I HI LEON m D.F.

ECATEPEC

21

TOLUCA

~

PRECIOS PROMEDIO EN LAS PRINCIPALES CENTRALES DE ABASTOS EN1994

( PRECIOS DADOS EN PESOS PORKG. )

D.F.

LEON

I I

Ene

I

Abr

I

I-

-lI I

0.56 0.5 1 0.50

Feb

TOLUCA

ECATEPEC

0.76 0.55

I

0.68

I

0.52 0.54 0.50 0.72 0.75 0.73 0.65 0.78 0.90 I 1.40 1.33 I 1.33 0.67 0.82 0.56

0.56

I

0.58

I

0.52

0.50 0.52 0.49 0.54 0.52

0.48

I

I

Jun

I

Nov Dic

I

I

0.72 0.9 1 1.20 1.50 1.19 1.18 0.94 1.02

I m

I

I m

I I

0.78 1.19 1.35 1.75

22

I m

I

I

0.80 0.97 I 1.37 I 1.72 I 1.32 1.26 m

m

m

1

I I

~

€'RECIOS PROMEDIO ENLA CENTRAL DE ABASTO DE LEON, GTO. 1994

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

O MES

23

PRECIOS PROMEDIO ENLA CENTRAL DEABASTO DEL D.F. 1994

1.6

1.4

1.2

1 v)

O

2 n

0.8

UI

0.6

0.4

1 I

0.2

O

24

PRECIOS PROMEDIO EN LA CENTRAL DE ABASTO DE ECATEPEC, EDO. MEX. 1994

.6

.4

.2

1

0.8-

0.6-

0.4-

0.2 -

0-

1

25

PRECIOS PROMEDIO ENLA CENTRAL DE ABASTO DE TOLUCA EDO. MEX. 1994

1.4

1.2

I

1

I

2

I

0.8-

0.6

0.4

0.2

i

O MES

26

PRECIOS PROMEDIO EN LAS CENTRALES DEABASTO 1994

.UCA

PIX

NOV

' DIC

m LEON

D.F.

ECATEPEC RTOLUCA I

27

PRECIOS PROMEDIO ENLAS PRINCIPALES CENTRALES DE ABASTOS EN 1995

( PRECIOS DADOS EN PESOS POR KG. )

28

."

1

" "

I

/

-_I.

1

1

LEON, GTO. 1995 ~

1.6-

1 1

1

1.4-

1.2

1

i.

0.8

i.

sa

' v)

O

3 n v)

0.6

i

0.4

0.2!i.

C

MES I

29

PRECIOS PROMEDIO EN LA CENTRAL DE ABASTO DEL D.F. 1995 I

1.6

1.4

i.

1.2 i/

I

1

0.8

0.6

0.4

0.;

(

MES

30

PRECIOS PROMEDIO ENLA CENTRAL DEABASTO DE ECATEPEC EDO. MEX. 1995

225942 1. S 4

1 .4 I

I i

”! I

1-

0.8 -

0.6-

0.4-

0.2 -

0-

MES

31

PRETIOS PROMEDIO EN LA CENTRAL DE ABASTO DE TOLUCA 1995

1. S 4

1.6-

1.4-

0.6

0.4

0.2

O MES

32

PRECIOS PROMEDIO EN LAS CENTRALES DE ABASTO

.

1995

.UCA

?EC

NOV DIC

1

LEON

D.F.gg ECATEPEC

33

TOLUCA

1

RESULTADOS

1993 $ Pesos porKg.

Mes

Ciudad

1.78 1.76 1.75 1 .55

Agosto Agosto Agosto Septiembre

D.F. Toluca Ecatepec León

1994

Ciudad Mes

$ Pesos por Kg.

1.72 1.70 1 .so

1.33

Agosto Agosto Agosto

Ecatepec Agosto D.F. León Toluca

1995 $ Pesos por Kg.

Mes

Ciudad

1.75 1.58 1 .53 1.48

Agosto Agosto Agosto Agosto

Toluca D.F. Ecatepec León

34

En 1995 seobtuvo mejor precio en Toluca, pero tomando en cuenta que el D.F. se encuentra a una menor distancia de Veracruz, se eligió al D.F. como p u t o adecuado decomercializacih por ocupar el segundo lugar en la lista de precios. En1994elpreciodelD.F.filesuperadosólopor $0.02 pesosen Ecatepec; y en 1993 el precio más alto se cotizó en el D.F. Del análisis anterior concluimos que mejor el lugar para la comercialización de la naranja,es la central deabasto del D.F.

35

2. OBJETIVOS

- Participar en la solución de la crisis de los alimentos en nuestro país - Proponerunaalternativatecnológicadeconservaciónfrigoríficaa agroindustria de los cítricos.

la

- Escalonar la comercializaciónconel objeto dedisponerdelproductoen forma suficiente durante todoel aiio

- Explotar el nicho de mercado que ofrece en el D.F. el consumo de naranja.

36

3. INTRODUCCI~N

3.1 IMPORTANCIA DE LA NARANJA A NIVEL NACIONAL La naranja juega un papel importante en el sector agropecuariode México tanto por la superficie dedicadaa su cultivo como por el monto producidoy porelconsumo de la población.Laexportacióndenaranjaensuforma transformada, eljugo concentrado de naranja, son factores importantes dentro de la balanza comercial agroalimentaria. Dentro del bloque de las 15 principales frutas,la naranja ocupa desde 1965 el se cultivaron 2 18 mil hectáreas de naranja,que primerlugar.En1992 representa el25% de ia superficie de frutalesde nuestro paísy el 25.6% de la producción frutícola nacional. La producción en el mismo aií0 se estimó en 2.5 millones de toneladas, conun rendimiento promediode 11.5 tha.

Los principalesestadosproductoressonVeracruz, San LuisPotosí Tamaulipas, y enmenorimportanciaotrosestados,comoNuevoLeón, Yucatán, Hidalgo, Sonora, Oaxacay Puebla.

y

Veracruz es el principal estado productor, aportando el 63% de la producción nacional. Le siguen en importancia, Tamaulipas con el 11.6 % y San Luis Potosí con el 9.6%. La naranja es la fruta que más se consume en el país, como lo podemos en ver las estadísticasde consumo percápita de las principales frutas, que se muestra en la siguiente tabla.

37

I

81

I

"l

P

'

l .

Consumo percápitade las principales frutase$ México

I

Frutas

INarania I Plátano 1

Consumo percápita( kg.kab) 25.74 20.59 12.3 8.92 6.97 ,6.59 ' 6.46 43214.29 13.72 13.18 11.80

I

I I

~

I a G t e ILimón Mex. IManzana

1Melón

ISandía

I ~~

II I I I

lTuna I I Piña I INuez I (Mandarina 11.11 I ILimón Dersa 10.26 I I I Referencia:Cálculoconbaseen Ft O Agostat 1993 y CNA,Estadísticas básicas del sector agropecuario.

SITUACI~NMUNDIAL El principal productor de naranja a nivel mundial es Brasil que aporta25.9% del total. Los Estados Unidos le siguen en importancia con el 13.4%, China con 11%, España con 5.4%, y en el quinto lugar, México, produciendo el 4.6% del total mundial.

38

,

1 T

l

l

1

4. ESTUDIO DE MERCADO

4.1 MARCO TEÓRICO

Laexperienciahistóricaenelpaísdelaindustria de los cítricos, ha mostradoinsuficienciaspararesponderadecuadamente a lasnecesidades alimenticias de una población cada vez más grande. En periodos postcosecha es incapaz de satisfacer el mercado debido a la falta de tecnologíade conservación. Porestarazónsepretendeinstalarunaplantafkigoconservadora,enel municipio de Álamo, Veracruz, con el objeto de escalonar la comercialización y así poder satisfacer este mercado potencial en periodos postcosecha. En México podemos contar en todo el año con naranjas, a pesar de que se trata de una fruta perenne, esto debido a que dentro de cada estado podemos sus características agroecológicas, diferenciar varias zonas que por tecnológicas,económicas y socio-culturalespropiasproducenenperiodos diferentes delaño, según se muestra en la siguiente tabla:

39

(ha) lona Superficie productora Veracruz Álamo 14 Martinez Torre de la Otras S a n Luis Potosí Huasteca Media Zona (Río Verde) ramaulipas Abasolo Victoria Cd. González Sonora Yucatán

46,7 34,700 20,365

I

I

34,400 3,000 20,77 1 4,902 10,506 4,664 699 9,788

17,174

Tal distribución de la producción a nivel nacional, permite una oferta de la fixta durante todo elaño, aunque en cantidades menores durantelos meses de julio y agosto; es en este periodo cuando en Álamo la producción es casi nula, y el mercado nacional es abastecido por otros estados productores, en esta épocalanaranjallaga a la ciudaddeMéxicogeneralmentedelestadode Tamaulipas. En Álamo, la naranja se cosecha principalmente en dos periodos al &o, el primero conocido como tardío, que va de diciembre a mayo, y el segundo conocidocomotemprano o "agostero",quevadefinales de agosto a noviembre.Duranteelperiodotardío, la naranjasecosechaengran abundancia, ocasionando que su cotización baje considerablemente; durante el periodo temprano, la producción no es tan alta en comparación al periodo tardío, y los precios se elevan. A finales del mesde junio y durante todojulio y agosto, cuandola producción es prácticamente nula, los precios se elevan considerablemente, es por ello 40

? $fn F. (I,

Eo(% 2 ?-,

que se pretende comercializar naranja en este periodo al conservarla en la cámara frigorífica, adquiriéndola a precios bajos durante el periodo tardío.

Así seanalizalaevolucióndelospreciosenelperiodotardío,afinde identificarelmesmásóptimodecomprapara su almacenamiento y enfhamiento. Posteriormente, se analiza por separado la oferta, la demanda y los precios de los mesesdeJulio y Agosto,afindeidentificarelmesóptimopara su comercialización.

41

4.2 DEFINICIóN DEL PRODUCTO

La naranja se da principalmente en zonas de clima templadoo cálido y en determinadas épocas delaño. LasvariedadesmáscomercialescultivadasenMéxicoson:Valenciana, WashingtonNavel,SanMiguel,PearsonBrown,Criollo,Mediasangre, Hamlin, Morros, Jaffa, Mediterráneo y Pine-Apple. La variedad principal que se cultiva en el país es la valenciana, también identificada como naranja de jugo y constituye el80% de la producción total. La naranja que se estudia en este trabajo es la valenciana, ya que es la que produce la mayor cantidad de jugo y por tanto la más comercial, esta es una de las frutas más importantes en el consumo humano, esta contiene un alto porcentajesdevitaminas,carbohidratosysales,aunqueestasúltimasen menor proporción. La composición aproximada en vitaminas de la pulpa y zumo de naranja por cada lOOg es como se resume en la siguiente tabla:

Elementos Vitamina

la naranja A

B C

Vitamina Vitamina

Vitamina 0.9 mg. mg. 60

D

Zumo dela naranja Pulpa de 0.16 mg. mg. 1 O. 150 mg. 57 mg. mg. mg. 0.1 1

usos La naranja Valencia es cultivada principalmente para consumo en fkesco, pero también cierto porcentaje se destina a la producción industrial dejugos, quesongeneralmenteexportadosalosEstadosUnidos,hastalafechael mejor año para México a sido 1990 en que se llegó al 6.3% en exportaciones

42

anivelmundial,peroenpromedio se tiene una participacióndel ocupando el cuarto lugara nivel mundial.

.

43

3.7%

"

,

I

#I

,

4.3. ANÁLISIS DEL MES ÓPTIMO DE COMPRA

El mes óptimo de compra está determinado por los precios a que se cotiza la tonelada de naranja en las huertas de Álamo, durante el periodo tardío; dado que entre menor sea el tiempo de almacenamiento de la naranja en la cámara frigorífica, los costos de operación se reducen, se presentan tres opciones:

1) Comprar en el último mes de la cosecha tardía (mayo). 2) Comprar a mediados de la cosecha (marzo), ya que según la experiencia de los citricultores es en.este periodo cuando el precio permanece más estable.

3) Comprar en el mes cuando las estadísticas indiquen el menor costo, ya que lamayoríade los pequeñosproductores no dispone de los recursos económicos para esperar cosechar hasta abril, mayo o junio y así obtener un mejor ingreso. Para realizar las estadísticas usamos datos, a partir de 1990. (Fuente: INEGI)

44

I

4.3.1. ANÁLISIS DEL MES DE MAYO Usamos datos existentes a partirde 1990, tomando información directa de los productores de Álamo, más específicamentede la familia Argiielles.

A continuación se ajustauna recta tomando en cuenta tres variables, losaños, elprecio y el índicenacional de preciosalconsumidor.Posteriormentese a tasa de inflación. hace otro ajuste tomando como tercera variable la

El ajuste. que presente un factor de correlación r más cercano a uno se toma como el representativode este mes, y se muestrasu gráfica.

45

exi=15 CYi = 1205 y? c Z i = 546.85 C Xyi~ = -297.5 cyi zi = -5531.75 C Zxi= ~ 237.605

x?

= 17.5

cxi2 = 55

= 6720.83

Yi CXi = 2715 CYi zi = -553 1.75

z? = 3558.306 Xprom=2.5 Yprom= 200.83 ZProm=91.14

Cálculo de las pendientes:

Y = a + pxi + ‘yzi

donde:

Sustituyendo:

46

a=Ypr,

I

-

I

,

(1) -297.5 = 17.5 p + 237.605 y (2) -553 1.75 = 237.605 p + 3558.3 y Resolviendo el sistema anterior encontramos:

p = 43.99

y = -4.49

Por lo tanto l a ecuación queda:

Y ~ 2 0 0 . 8 3+ 43.99xi - 4.49zi Y= 200.83 + 43.99(X - Xprom ) 4.49(2 - Zprom ) Y= 200.83 + 43.99X - 109.975 - 4.492 + 409.2186

Cálculo del coeficiente de correlación:

-297.5 ,,/(17.5)(672Q83)

= -0.8675

-3664.458 ,/(6720.83)(3558.306)

47

= -0.7493

r xz=

237.605 = 0.95217 ,/(17.5)(3558.306)

rpZ=

-0.154039 = -0.76122 0.202357

48

Tendencia histórica de 10s precios al productor mediante el anáhis de regresión lineal múltiple, de acuerdo con la tasa de inflación. Procediendo como en caso anterior, tenemos:

Con base a los datos anteriores obtenemos:

Con un coeficiente de correlación de:

a

v)

O

rz U

'NO1 LlOd SOS3d $ 1

J

4.3.2. ANÁLISIS DEL MES DE MARZO

Al igual que para el mes de junio, usamos datos existentes a partir de 1990, que se muestran en la siguiente tabla.

I

1996

I

150.00

I

170.01

I

48.00

A continuación se hace el ajuste con el método de regresión lineal múltiple como enel mes anterior.

51

I

” ” ”

Tendenciahistóricade 10s preciosalproductormedianteelanálisisde regresión h e a l múltiple, de acuerdo con INPC. el

Con los datos anteriores obtenemos:

+ 0.3757u

Con un coeficiente de correlación de:

r,-r

r

YZ

52

= -0.86357

Tendencia histórica de 10s precios al productor mediante al análisis de regresión lineal múltiple, de acuerdo con la tasa de inflación.

Con losdatos anteriores obtenemos la siguiente ecuación:

-

2956 1.0339X + 0.39482 Con un coeficiente de correlación de:

El factor de correlación más alto es el que involucra al INPC. Su gráfica se muestra a continuación.

53

t t

I t

'NO1tlOd SOS3d 6

4.3.3. ANÁLISIS DEL MES, EN QUE EN PROMEDIO TENEMOS LOS PRECIOS AL PRODUCTOR MÁS BAJOS De los datos recabados, el mes en que en promedio se cosecha la mayor cantidad de naranja, lo cual trae como consecuencia la caída en su cotización, es el mes deENERO. ANÁLISIS DEL MES DE ENERO.

Haciendo el ajuste con el método de regresión lineal múltiple, obtenemos:

55

Tendencia hlstól-ica de 10s precios al productor mediante el análisisde regresión lineal múltiple, de acuerdo conINPC. el

~~

4 5 6

1994 1995 1996

135.00 130.00 140.00

97.20 -3.286 107.14 162.56

1 2 3

1.714 6.7 14

Con los datos anteriores obtenemosla siguiente ecuación:

- 1.5546 - 4.02035X + 0.25157, Con un coeficiente de correlación de:

56

2.597 12.54 67.96

1

Tendencia histórica de los precios al productor mediante el análisis de regresión lineal múltiple,de acuerdo conla tasa de inflación.

5 6

1994 1995 1996

135.00 130.00 140.00

7.50 -3.286 10.23 5 1.72

1 2 3

1.174 6.714

-13.6871 - 10.9571 30.5328

Con los datos anteriores obtenemosla siguiente ecuación:

-

687X + 0.2464892

Con un coeficiente de correlación de:

r,-r

r Yz=

= -0.22605

El coeficiente de correlación más cercano a uno, lo presentó el ajuste que toma en cuenta alINPC. A continuación se presenta su gráfica.

57

(D

m

1' i

t O

m m 'NO1 UOd SOS3d

I

4.3.4. RESULTADOS DEL MES ÓPTIMO DE COMPRA.

Según los resultadosanteriores,consideramos que elmesóptimo de compra es el mes de MAYO, debido a que la diferencia de precios no es muy grande en los últimos d o s en comparación con los meses de enero y marzo, como se puede apreciar enla siguiente tabla:

PRECIOS POR TONELADA (PESOS) AÑO ENERO MARZO 1994 1995 1996

129.92 128.40 138.32

136.00 137.03 149.95

DIFERENCIA DIFERENCIA MAYO ENE-MAY MAY-MAR 28.70 34.78 39.96 48.59 176.99 I

164.70

I

-

n.d.

-

Paraestadecisión se tomótambiénencuenta, el periodoóptimo de refrigeración de la naranja, que va de 3 a 4 meses en condiciones controladas. Al tener el producto un menor tiempo dentro de la cámara, se reducen los costos de operación y se obtiene una mejor calidad de la fi-uta.

59

4.3.5. PROYECCI~NDEL MES ÓPTIMO DE COMPRA

Segúndatosestimadosdelgobiernofederal,obtenemoslasiguiente tabla:

Cálculo propio con base a declaraciones deSHCP,y E. Zedillo, tomadas del periódico el Financiero,Varios números. (recuperación prom.3%). Conbaseadiversasprediccionesdelarecuperacióneconómica,se calculó el comportamiento de inflación la en los próximos años, posteriormente se usó el modelo matemático encontrado anteriormente para el mes de MAYO, al determinar el precio por tonelada. Comosepuedeobservar,amedidaquesetengaunarecuperación económica,setenderáa una disminuciónenlospreciosalproductor. Probablemente la caída enlos precios no sea tan drástica como se muestra, ya que los datos obtenidos toman en cuenta a la última gran crisis (94-95), lo cual ocasiona prediccionesno muy confiables, pero aún así nos proporcionan una idea delfuturo económico. A continuación se muestralagráficade MAYO.

60

la proyeccióndelmesde

w

n

a

cn a

c a J 2

O

o U O

cn

O J

W

n

'NO1 tlOd SOS3d 8

4.4. A N ~ I S I SDEL MES ÓPTIMO DE VENTA

lor el El mes óptimo de venta o comercialización, está determinad precio más alto que se alcanza en la central de abasto del D.F., esto ocurre entre los meses de julio y agosto, que se analizan a continuación. ~

El análisisserealizausandonuevamenteelmétododeregresiónlineal múltiple, para ello se cuenta con datos a partir de 1990 (INEGI);como en el casodelmesóptimodecompraseusacomoterceravariablealíndice nacional de precios al consumidor (INPC)y a la tasa de inflación. El mes con una cotización promedio mayor de naranja, será el mes @timo de comercialización.

62

4.4.1. GNÁLISIS DEL MES DE JULIO.

Usamos datos partir a de información oportuna del INEGI.

1990, tomados de

10s ~ ~ ~ d e r ndeo s

A continuación se hace el ajuste con el método de regresión lineal múltiple, tomando primero como tercera variable alINPC y posteriormente a la tasa de inflación.

se toma como modelo El ajuste con factor de correlación más próximo uno, a de este mesy se presenta su gráfica.

63

Tendencia histórica de 10s precios al consumidor enla central de abasto del D.F., de acuerdocon e1 INPC.

1994 4 5

1995

1.5 2.5

100.10 140.05

1.35) 1.1I

De la tabla anterior obtenemos la siguiente ecuación:

.

-

- 686 + 0.04336X 0.023562

”

Con un coeficiente de conelación:

=

64

- 0.6343

-0.27 -0.5 1

0.974 40.924

Con los datos anteriores obtenemosla siguiente ecuación: -

-

154X + 0.0565z

Con un coeficiente de correlación:

El factor de correlación más cercano a uno, lo presentó el ajuste que considera a la tasa de inflación. A continuación se presentasu gráfica.

65

-1

i

c

I-

U O

n E O

o

O

m

u? (u

(u

u?

'

r

'OM tlOd SOS3d $

u?

O

O '

m m

1

.

4.4.2. ANÁLISIS DEL MES DE AGOSTO.

Usamos datos desde1990, tomados de los cuadernos de información oportuna publicados por elINEGI.

Como en el caso anterior se hace el ajuste con el método de regresión lineal múltiple, tomando primero como tercera variable al INPC y posteriormente a la inflación. Se toma como modelo matemático el ajuste con factor de correlación más cercanoa uno, y se muestra su gráfica.

67

Con los datos anteriores obtenemos la siguiente ecuación: -

-

3725X + 0.0076137,

Con un coeficiente de correlación:

68

4 5

1994 1995

1.70 1 .S8

1 .S 2.5

7.0 1 28.59

-0.302 -0.422

-1 1.625 9.955

L

Con estos datos obtenemosla siguiente ecuación:

Con un coeficiente de correlación de:

El coeficiente de correlaciónmáscercano

a uno, lo presentóelajuste que toma en cuenta a la tasa de inflación. A continuación se presentasu gráfica.

69

1

I

J

Tomando en cuenta los resultados anteriores, se puede concluir fácilmente, que el mes óptimo de venta es el mes de AGOSTO, en este mes se cuenta conun precio promedio de$ 1.62 pesos porKg. Además,como el tiempoóptimodealmacenamientode la naranja 3 a 4 meses, se tendrh un intervalo dentrode la cámarafi-igoríficavade adecuado entre la compra y la venta del producto. '1

71

4.4.4. PROYECCI~NDEL ó

tabla:

m 0 DE VENTA.

Según las declaraciones delgobiernofederal,obtenemos

la siguiente

PRECIO (KG.) *INFLACIóN % PESOS. 1996 1S 8 40.00 6 1997 1.35 38.80 7 1998 1.12 37.636 8 1999 0.89 36.5 1 9 35.414 2000 0.66 10 * Cálculo propio con base a declaraciones de SHCP y E. Zedillo, tomadas del periódico El Financiero, varios números (recup. prom. 3%).

X

ANO

Aligualqueen laproyección delmesóptimodecompra,aquí se observa una caída de los precios de venta conforme se recupera la economía al bajar la inflación. A continuación se muestra grhficamente este comportamiento.

72

I

I

W

n

a v) a Ia A

I

/

/ /

I

/

i

/

' 9 Y tlOd SOS3d 8

4.5. ANÁLISIS DE LA DEMANDA-

La naranja es una fruta muy importante dentro del bloque de las 15 principalesfrutas(Enordenalfabético:aguacate, duramo, fresa,limón mexicano, mango, mandarina, manzana, naranja, sandía, melón, nuez encarcelada,perón,piña,plátano Y uva),lanaranjaocupadesde1965el primerlugar,cuandodesplazóalplátano,quehabíasido la fruta más importante desde 1927. La participación de la naranja, tanto enla producción como en la superficie fiuticola oscila cadaaiio, llegando a su mitximo a fines de los&os 60, para después descender. La superficie dedicada a la naranja alcanzó su mayor extensión dentro del conjuntode las mencionadas frutas entre 1967 y 1969 conun promedio de 40.8%, en el periodo de 1992 a 1994 contribuía con el 27%, actualmente no existe una competencia por parte de h otra t aque pudiera ganarlesu espacio. Debido a que la naranja es una h t aestacional, la cantidad de toneladas que llegana la central de abasto delD.F.varía a lo largo del&o. Se@ las estadísticas básicas del sector agropecuario, el consumo per cápita se ha mantenido máso menos constante en México, presentando sólo ligeras variaciones como se puede verlaen siguiente tabla.

-

ANO

CONSUMO PER CAPITA (Kg./Hab.)

1990 23.15 1991 1992 1993 1994 1995

27.13 26.50 25.74 24.24 25 SO

~~

Estas ligeras variaciones, se pueden atribuir influyen en México como son:

74

a diversos factores que

I

”

/

I

1.- La situación económica del pais y el poder adquisitivo de la población, que estimulao desestimula la demanda. 2.- La rentabilidad, en relación con otros cultivos (costo de oportunidad), que USO de la tierray regula regula la asignaciónde 10s recursos, presiona sobre el el nivel tecnológico.

3.- Las condiciones climatológicas que impactan sobre los rendimientos. 4.- Laspolíticasdefomento(financiamiento,crédito,asesoríatécnica,

investigación). 5.- El crecimiento demográficoy

6.- La competencia con productos sustitutos y/o complementarios (refrescos, otras h t a s , aguas), y.la promoción para su consumo.

Los factores mencionados se encuentran estrechamente interrelacionadosocasionandounamulticausalidad,ademásdesucarácter multidimensional,que los haceprácticamenteimposibles de separarpara medir su impacto en forma aislada. La demanda enla central de abasto delD.F., es regulada por el mercado consumidor. En la épocaenque la producción es muyalta,selogra comercializar sólo la que el mercado requiere, es durante los meses de enero febrero y marzo, esto ocasiona altibajos en la cantidad de naranja que entra durante estos meses, esto debido a una caída en los precios al mayoreo, es decir debidoa una baja en la demanda. Si en la época de mayor producción se tiene una baja demanda, los productores tratan de encontrar soluciones, las más comunes son: 1.- Reducción de los costos de produccióna través del menor uso de insumos, de utilización de fberza de trabajo y de atención general de las huertas. 2.- Aumento de los rendimientos con el mismo costo de producción. 3.- Desplazamiento de la cosechaa fechas de mayor precio, a través del riego y la incorporaciónde zonas productoras con menor latitud.

75

._.,"--

4.- Regularización del mercado interno, a través la denorma Y calidad, Y 5.- Cambiodepatróndecultivo O abandonodeactividad,reduciendoel cuidado al mínimo en las huertas ya establecidas. Una de las virtudesdel naranjo es tolerar un manejo deficiente e incluso el abandono en tiemposde crisis para después recuperarse rápidamente en mejores tiempos. Además para los productores no es fáciltomarladecisióndearrancar un árbolque consumió seisaños de cuidado, de gastosy de trabajo para darun ingreso. Por todas estas razones se prefiere esperar en vez de cambiar definitivamente a otro cultivo.

Cuandolaproducciónvadisminuyendodebidoa las caractensticas propias de la fruta, la demanda aumenta y esto se ve reflejado en el alza de los precios. Como hemos visto es en promedio en el mes AGOSTO de cuando se tienen los precios más altosypor lo tantoelloimplicaunademanda insatisfecha, y estano se puede satisfacer porque no existe más producto. Como la demandaes la cantidad de producto que el mercado requiere o solicita para buscar la satisfacción de una necesidad específica a un precio determinado, tomaremos como demanda a la mayor cantidad de naranja que el mercado consumidor permitió entrara la central de abasto al fijar el precio, durante los mesesde mayor producción. En la siguiente tabla, se muestra el mayor volumen registradoaño con año en la central de abasto del D.F.

*Fuente: CEDA. Dirección de apoyo a productores. El madrugador. Boletín informativo. **INEGI.Cuadernos de información oportuna.Varios números.

76

Aplicandoelmétododeregresiónlinealmúltiple,primero usado como tercera variable al INpc y postefiormente a la tasa de inflación, con el findeencontrar un modelo matemático del comportamiento de la demanda, tenemos:

77

Tendencia histórica dela demanda en la central de abasto del D.F., de acuerdo con el INPC.

Con los datos anteriores encontramos la siguiente ecuación: -

210.4467X 4

+ 462.1497d

Con un coeficiente de correlación de:

rVX-rYZr XZ

78

= - O. 17239

Con los datos anteriores obtenemos la siguiente ecuación:

-

107.239 + 2 824.7433X + 578.90082

Con un coeficiente de cokelación de:

El coeficiente de correlación más cercano a que toma en cuenta.a la tasa de inflación.

79

uno, lo presentó el ajuste

4.5.1. PROYECCIóN DE LA DEMANDA.

Paradarnosunaideadelaevoluciónfbturadelademanda, tomamos el modelo matemático obtenido anteriormente y así generamos la siguiente tabla:

*Cálculo propio con base a declaraciones de SHCP yE. Zedillo, tomadas del periódico El Financiero, varios números (recup. prom.3%). Como se observa, se aprecia m aumento en la demanda a medida que se va dando la recuperación económica. Muy probablemente este aumento no se dé de manera tan rápida comolo describe el modelo matemático, ya que la última crisis, influye mucho en este descripción, pero sí nos daunaidea aproximada delfuturo comportamiento dela demanda.

80

4.6. ANÁLISIS DE LA OFERTA. La oferta es la cantidad de bienes queun cierto número de productores están dispuestos a poner a disposición del mercado, en el caso de la naranja estacantidadengranpartedel año sevelimitadaporlanaturalezadel producto, ya que a pesar de contar con demanda insatisfecha, no estase puede satisfacerdebidoa la bajaproductividaddelashuertasduranteciertos periodos del año (Julio-Septiembre). La oferta dela naranja en el mes deAGOSTO, que llega a la centralde abasto delD.F., se muestra en la siguiente tabla:

*Fuente: CEDA. Dirección de apoyo a productores. El Madrugador. Boletín informativo. **INEGI.Cuadernos de información oportuna.Varios números.

Aplicando el método de regresión lineal múltiple, para encontrar un modelo matemático. que describa el comportamientolade demanda, tenemos:

81

4 5

1994 1995

25 500 23 O00

100.57 152.37

1.5 2.5

3750 1250

Con los datos anteriores obtenemos la siguiente ecuación:

623.7519

+ 2 774.6122x - 105.26287,

Con un coeficiente de correlación de:

82

7.373 49.172

l

"

.

4 5

1994 1995

25 500 23 O00

7.0 1 28.59

.

1

,

.. .

1.5

- 11.625 3750 1250 2.5 9.955

Con los datos anteriores obtenemos la siguiente ecuación: -8

-

+ 1 14-

- 131.28782

Con un coeficiente de correlación de:

El coeficiente de correlación más cercano a uno, fue el del modelo que toma en cuenta ala tasade inflación.

83

4.6.1. PROYECCIóN DE LA OFERTA-

Parapoderproyectar la ofertahacemosusodelmodelomatemático obtenido anteriormente, conel cual generamos la siguiente tabla:

X

-

TONELADAS

ANO

*INFLACIóN

40.00 22 954.5 1996 24 257.6 38.80 1997 7 37.636 25 556.0 1998 8 36.5 1 26 849.4 1999 9 35.414 28 138.9 2000 10 *Cálculo propio con base a declaraciones de SHCP y E. Zedillo, tomadas del periódico El Financiero, varios números. (recup. prom. 3%) 6

Aquí observamos que la oferta tiende al aumento a medida que se va dando la recuperación económica. A continuación se presenta la gráfica de OFERTA-DEMANDA.

84

I

41

I~

. I

O 03

O r-

(

O o

%

O *

O m

O N

O 7

O '

4.7. ANÁLISIS DEL PRECIO DE VENTA

La determinacióndelpreciodeventa de la naranjaestásujetoalas fuerzasde la oferta y la demanda, y no existe control gubernamental en el precio de venta. D.F. al El precio es el que prevalece en la centraldeabastodel mayoreo,durante el mesóptimodeventa, es decir el mes de AGOSTO, el comportamiento histórico, así como la proyección del precio, se analizó ya anteriormente, enla sección que comprende el mes óptimo de venta.

86

4.8. ANÁLISIS

DE LA COMERCIALIZACI~N.

Lacomercializacióneslaoperaciónporlaquehadepasaruna mercancía desde productor el hasta consumidor. el Una cuidadosa administraciónde la comercializaciónpodríacorregirlosdesequilibrios existentes en el tiempo de producción y consumo, y de esta forma se podría aiio. satisfacer la demanda durante el Estapolíticaimplicaríalaaplicaciónde un conjuntodeestrategias comerciales, que entrelas importantes podrían ser:

- Que el comercializador este en contacto directo tanto con el productor como con el consumidor. - Almacenamiento adecuado sin menoscabo de calidad. - Entregar grandes volúmenes para quesu distribución minimice los costos de transportación. - Diseñar una12dóptima de distribución fisica.

87

La distribución se llevará de la siguiente manera:

- Comprar al productor las toneladas requeridas por la cámara de

1

refigeración.

- Embalaje del producto según se vaya seleccionando y cortando. - Transportación a la cámara, tratando de que la distancia de la huerta a la cámarasea lo mínimaposible,estoalelegirhuertascercanasallugar seleccionado para establecer la cámara frigorífica.

- Almacenamiento. - Salida del producto, después de haber cumplido su periodo de conservación. - Transporte en camiones de 10 toneladas a la central de abastoD.F. del -Venta a los bodegueros mayoristas de la central de abasto. A continuación se muestra un diagrama de flujo de comercialización seleccionada.

88

la trayectoria de

DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA COMERCIALIZACI~N.

Cámara.

Salida de la Cámara.

I

Venta a los bodegueros mayoristas.

Transporte a la Central de abasto del D.F.

89

I

4.9. CONCLUSIONES DELESTUDIO DE MERCADO. De todos los puntos analizados anteriormente, podemos concluir que este proyectoes viable porlas siguientes razones: a) En promedio, en el mes de AGOSTO tenemos una enorme alza en los precios de naranja, y esto se repiteaño con año, sin que se vislumbre hasta la fecha una solución a este problema. b) En el mes de compra (MAYO), se tiene un precio promedio de $200 por tonelada, y en el mes de AGOSTO se tienen precios promedio de venta de $2000 pesos por tonelada, es decir que tenemos una ganancia bruta de $1800 pesos por tonelada,lo cual implica ganancias brutas del 900%. c) A pesar de las tendencias ala baja de los precios de compra y venta según los pronósticosrealizados, se tiene un déficitque va enaumentoyse pronostica que este, enlos próximos afíos será mayor. d)Esimportantetambiénconsiderarque la ciudaddeMéxico es la más poblada del mundo, y que esta población va en aumento, lo que garantiza que setendráunenormemercadoconsumidor,quedemandarácadavezmás alimentos.

90

5. ESTUDIO TÉCNICO

Enestaparte,serealiza un análisistécnico-operativodelproyecto,se verifica la posibilidad técnica de la construcción de la cámara frigorífica, se y la organizaciónquese analiza y determina el tamaño,lalocalización requiere para el buen funcionamiento del proyecto. Unode los aspectosfundamentales,en la realizacióndelpresente proyecto, es tener en cuentala posibilidad de su realización afuturo,y no solo la de convertirse en un trabajo másde ingeniería. Para ello en esta parte, se toma en cuentala situación económica del país, no sólo la actual, sino más biensu tendencia histórica en cuanto ala inversión en proyectos nuevosse refiere. Hemos observado que históricamente son deseables proyectos con aiio), coninversionesiniciales periodosderecuperaciónmuycortos(cinco relativamente bajas y sobretodoqueesténsustentadossobrebasessólidas (bajo factor de riesgo); se aprecia puesque el dinero destinado a proyectos por parte de los inversionistas se encuentramuy escaso. Por ello pretendemos que este proyecto resulte con un periodo de recuperación alrededor de cinco años, con lo cual garantizamos que se trata de una inversión muy rentable.

91

c

5.1. TAMAÑO DE LA PLANTA.

El tamaño de la planta,o su capacidad instalada(todaño), queda definido por diversos factores como son: la demanda existente, la disponibilidad de materiasprimas(cosechadenaranja),latecnología,losequiposyel financiamiento. Todos estos factores ayudan a encontrar el tamaño adecuado, ya que este se obtiene a medida que se examinan uno a uno los factores condicionantes mencionados, los cuales se analizan a continuación.

92

5.1.1. FACTORES PLANTA.

QUE DETERMINAN

EL T m O DE LA

5.1.1.1. TAMAÑO DEL MERCADO. Comohemosvistoyaen la primeraparte,concernientealestudiode mercado,unode los centros consumidores más grandes de naranja a nivel nacional, lo representa la central de abastodelD.F.,tomadoencuentael crecimientodemográfico, el D.F.representatambién ungranmercado

a

filtllI-0.

El estudio histórico realizado, reveló un déficit promediode 21 1 160.7 toneladas sólo para el mes de Agosto, y las proyecciones indican queeste déficit irá enaumento,alcanzandoen el ;310 2000 un déficit de 46 717 toneladas. Esto implicacomo *ya hemosvistounademanda insatisfecha, lo cual ocasiona un aumento en los precios; en este caso notamos claramente que la demanda es muy superior a la oferta. A continuacih se muestra una tabla que indica el comportamiento histórico de la oferta y la demanda durante el mes de agosto en la central de abasto del D.F.

LJ J W

TJ

uw

1995 23 O00 45 o00 *Con respecto alaiio anterior.

Déficit anual histórico = 21 1 16.7 toneladas.

93

I I

JVV

22 O00

25,7

de la oferta Y la

Enel siguiente cuadro se muestra, el comportamiento demanda pronosticados, para el mes de agosto. m

An0

21 66 954,5 221996

Oferta ('l'on.) Uemanda (Ton.) Mticd (Ton.) *Incremento) % 1,'i 257,2 43 O

1

-

74 8%,9 *Conrespecto al año anterior.

717.0

I

2

Déficit promedio anual pronosticado = 44 962.2 toneladas Esta demanda potencial (déficit) es la que se tratará de satisfacer con el presenteproyecto,tomandoencuentaqueel tamdo delaplantadeberá cubrirunmáximodel10%deldéficithistórico, es decir que proponemos como tope, un tamaño de 2 111.7 toneladas, esto con el fin de disminuir el factor de riesgo. Al tener una presencia en el mercado de sólo el lo%, logramos que el impacto en la variación de los precios al mayoreo sea mínima o nula, dado el pequeño incremento en la oferta. Así, esto nos garantiza que las utilidades brutas serán muy parecidasa las predichas en el estudio de mercado.

94

5.1-1-2. DISPONIBILIDAD DEMATERIA PRIMA*

En la región existe una amplia disponibilidad de materia prima durante el mesdemayo(mesdecompra),pruebade ello esque la regiónnorte de Veracruz contribuye con el 60% de la producción nacional, y es en este mes cuandoaúntenemosunacantidadconsiderabledenaranjaofertadaenla central de abasto del D.F., alcanzandoenpromedio 28 O00 toneladas en el periodo comprendido de 1990 a 1995, para dicho mes. A pesar de que la ubicación de la planta se localiza en Álam0 Veracruz, en caso dealgúncontratiempoinesperadoqueimpida la compraeneste municipio, se cuentan con muchos más, destacando principalmente el municipio de el Naranjal, Martinezde la Torre y Tihuatlán, todos ellos dentro de la región norte de .Veracruz.

95

5.1.1.3. PROGRAMA DE PRODUCCIóN.

Asumimos que una vez concluido el periodo de construcción de la planta, asícomotranscurridas las pruebasdeequipos,estacomenzaráaoperaral 100% de su capacidad. Consideramos que en base a las limitaciones planteadas anteriormente, un tamaiío de la planta de 1 200 toneladas sería adecuado, este monto representa sóloel2.7%deldéficit anualpromediopronosticado(muypordebajodel 10% usado como estándar), el cual prácticamente no tendrá un impacto sobre la oferta y la demanda, lo cual garantiza una estabilidad enel comportamiento pronosticado para nuestro producto. Para fines de mayor seguridad así como prácticosseconstruirán dos cámaras,cadauna con unacapacidadde 600 toneladas. Para un tamaño de planta de 1200 toneladas de naranja, las consideraciones a tomar sobre unprogramade labores están basadas en los diferentes procesos que se inician desde el corte hasta la comercialización, se trabaja durante todo el mes de mayo en el proceso de carga de la cámara, de lunes a sábado; dos meses durante el periodo de conservación, y un mes más, en agosto, en la comercialización; las diferenteslaboressedetallana continuación. PRIMEROS 4 AÑOS DE PRODUCCIóN (1997-2000) ETAPA INICIAL: CORTE Y ALMACENAMIENTO EN LA CÁMARA FRIGORÍFICA. 1 .- Corte de naranja, seleccionandola de mejor calidad. 2.- Traslado a la planta (se realizan cinco viajes diarios, usando camiones con capacidad de 1 O toneladas).

96

3.- Descarga en la pileta de lavado. 4.- Lavado. 5.- Vaciado en la secadora.

6.- Empacado y Almacenamiento.

7.- Cantidad de empleados enla etapa inicial: a) Cortadores: 25

b) Lavadores:15 c) Empacadores-Almacenadores: 15 d) Supervisor: 1

Total: 56

ETAPA INTERMEDIA: PERIODO DECONSERVACI6N DEL PRODUCTO DENTRO DE LA CÁMARA

1.- Supervisióndiariadentrodelacámara(verificacióndelestadodel productotemperatura,humedad,ventilación). 2.- Supervisión diaria delos equipos de enfriamiento.

3 .- Vigilancia. 4.- Cantidad de empleados en la etapa intermedia:

a) Supervisores dela cámara: 2. b) Supervisores de equipo de enfriamiento: 2. c) Vigilancia: 1. Total: 5. 97

ETAPA FINAL: COMERCIALIZACI~N 1.- Descarga de la cámara en lotes de 60 toneladas diarias (durante todo el mes de agosto, trabajando de lunes a viernes). 2.- Traslado a la central de abasto del D.F., en trailers de30 toneladas.

3.- Limpieza y mantenimiento delos equipos. 4.- Cantidad de empleados en la etapa final: a) Cargadores: 15. b) Transportistas: 40. c) Limpieza y mantenimiento: 30. Total: 85.

Los diferentes empleados de la planta no laboran todos a la mismayhora en el mismo tiempo, su utilización depende de la etapa quese este realizando así como delturno que estén cubriendo.

98

5.1.2. CONCLUSI~NSOBRE EL TAMAÑO DE LA PLANTA.

La planta fhgorífica tendrá una capacidad de1 200 toneladas, este tamaño presenta tres principales ventajas: a) La capacidad totalde la planta de 1 200 toneladas, será repartidaen dos cámaras, cada una con una capacidad de 600 toneladas, lo que aumenta el factor de seguridad, ya que en un caso de emergencia si llegase a fallar una de ellas, se cuenta con la otra, rescatando así una parte del producto. Además que se obtiene un mejor manejo de la naranja tanto para su acomodo como parasu traslado a venta. b) Con una capacidad de 1 200 toneladas, obtendríamos ganancias brutas del 900% ( $ 2 160 O00 pesos), esto según el estudio de mercado, con lo

cual se puede intuir que estamos por arriba de la producción mínima. c) La tecnología de conservación fiigorífica se considera escalable, lo cual nos brinda expectativasde crecimiento a corto plazo.

99

5.2. LOCALIZACIdN DEL PROYECTO.

5.2.1. MACROLOCALIZACI~N.

Debidoa quenuestramateriaprima es unproducto perecedero,la distancia de transportación de la huerta a la cámara debe serlo menor posible, por ello la planta se ubicará haciala zona donde exista la materia prima. Se haelegido el estadodeVeracruz,porsereste el quealcanzala sus mayorproduccióndenaranjaanivelnacional,además,encasitodos municipiossecuentaconbuenosserviciosdecomunicaciones,transportes, agua , mano de obra y una gran disponibilidad de materia prima, a s í como de terrenos aptos parala instalación dela planta. A continuación se presenta un mapa del estado de Veracruz, donde se puedenotar fácilmente, la enormecantidaddemunicipiosexistentes,así como sus límites con diferentes estados de la república.

Una ubicación de la planta en un municipio que colindara con el estado de Puebla,seríaapropiado,yaqueseestaríaaunamenordistanciade la ciudadde México. El municipiodeÁlamo,marcadoen el mapaconel número 160 cumplecon la condiciónanterior,ademásdecontribuirconel 46% de la producción estatal total de naranja.

100

VERACRUZ-LLAVE

DIVISION

MUNICIPAL, 1990

S I M B f l L O G I A

-

LIMITE ESTATAL

-

LIMITE MUNICIPAL

z

LITORAL

000

CLAVE MUNICIPIO DEL

1o1

5.2.2. MICROLOCALIZACI~N.

Comovimosanteriormente,sehaelegidoalmunicipiodeÁlam0 Veracruz, el cual se encuentra localizado geográficamente entre las coordenadas 20 56' 09" de latitud norte y los O1 26' 49" de longitud este de México. Su altitud promedio sobre el nivel del mar es de88 metros, limita al norte con los municipios de Cerro Azul, Tamiahua y Tepetzintla; al sur con Castillo de Teayo, Tihuatlan y el estado de Puebla; al este con Tuxpan y al oeste con Chicontepec. Tiene una extensión de 1 ,137 kilómetros cuadrados que representan el 1.56 por ciento del total del estado y el 0.0581 por ciento del total del país. Elmunicipio.deÁlamosedivideen231localidades,entrelasque destacanÁlamo,AguaNacida,LaAlajuela,ElAlazán,GeneralÁlvaro Obregón,AquilesSerdán,LaBarranca,Artículo127Constitucional,La Camelia, Chapote Nuñezy Potrero.

Al municipio lo riegan varios arroyos como el Hondo y el Buenavista, que son tributarios derío Tuxpan. CLIMA. Su clima es cálido-extremoso,conunatemperaturamediaanualde 25.2C; con lluvias de junio a septiembre y con menor intensidad en el resto del aiio. Su precipitación media anuales de 1.391 milímetros. OROGRAF~A.

Se encuentra situado en la zona norte del estado.

102

CLASIFICACI~NY uso DEL SUELO. El suelo es de tipo feozemy regosol. El primero se caracteriza por tener una capa superficial oscura, suave y rica en materia orgánicay nutrientes, y el y ser clarosy parecidos a la roca que segundo por no presentar capas distintas les dio origen. COMUNICACIONES Y TRANSPORTES. El municipio dispone de2 19.2 kilómetros de carreteras, delas cuales el 73.4% son pavimentadas y el 26.49% de terracería. Esta infiaestnrctura le permitetenercomunicaciónconlosmunicipiosquecolinda y conlas localidades quelo componen. SERVICIOS P~BLICOS. El municipioofreceasushabitanteslosserviciosdealumbrado público, energía eléctrica, limpieza, seguridad pública, tránsito, agua potable y alcantarillado, parques y jardines, centros culturales, recreativos y deportivos, mercado público, equipamiento y vialidad, transporte, rastros y panteones. ACTIVIDADES ECONóMICAS. Agricultura.Secultivanaranja,tabaco,toronja,mandarina,mango, maíz y fiijol.

y leche, Ganadería. Se cría ganado bovino, para la producción de came ovino, porcinoy diversas aves. Explotación Forestal. Se explotan, principalmentelas especies de ceiba y cedro rojo.

103

Detodas las localidades queconforman el municipio,elegimosla cabecera municipal para la ubicación de la planta, debido a que es en ella en donde seconcentra la mayorcantidadde servicios públicos, asícomo de mano de obra. El terreno elegido para la construcción de la planta se encuentra en la colonia Ojital Santa María, esta se encuentra a bordo de la carretera ÁlamoTihuatlan, lo que facilita la comercialización del producto. La distancia de este punto a la ciudad de Mbxico es de aproximadamente 390 kilómetros, esto siguiendo la vía mas corta, que es la usadapor los actualescomercializadoresdenaranja, y quepasapor los siguientes puntos: 1.- Álamo Km.

- Tihuatlan.Carretera

2.- Tihuatlan 40 K m .

- Poza Rica.

3.- Poza Rica 150 Km.

-

libre 2 carriles, distanciaaproximada: 50

Carreteralibre 2 carriles, distanciaaproximada:

Tulancingo.Carreterafederal

libre, distancia aproximada:

4.- Tulancingo - D.F. Carretera federal libre 2 carriles, distancia aproximada: 1 10 Km más 40 Km en autopista de cuota.

A continuación se muestra un mapa del municipio de Álamo, donde se aprecia la ubicación de la cabeceramunicipal,lugardondeseubicará la planta.

104

"

I

A

..

"e

105

5.3. INGENIERÍA DEL PROYECTO.

El objetivo general del estudio de ingeniería del proyecto es resolver todo lo c0ncerniente.a la instalacih y el funcionamiento de la planta. Desde la descripción del proceso, adquisición de equipo y maquinaria, se determina la distribución óptima dela planta, hasta definir la estructura de organización y jurídica que habrá de tenerla planta productiva.

106

5.3.1.

PROCESO DE PRODUCCI~N.

El proceso de refrigeración de naranja la para comercialización, cuenta con las siguientes etapas.

SU

posterior

a) Recolección. b) Traslado a la planta. c) Lavado. d) Secado. e) Empacado. f) Almacenamiento. g) Refiigaración. h) Trasladoa la centralde abastos. a) RECOLECCI6N.La recolección o corte de naranja se efectúa durante todo el mes de mayo, la cantidad recolectadaes de 50 toneladas diarias trabajando de lunes a sábado. Se corta sólo la naranja que tenga un diámetro superior a 8 centímetros, es decirqueseadeprimeracalidad,lacual es fácilmente reconocida porlos cortadores. El color óptimo de su cortezaes verde claro,lo cual es un indicativo de que la h t a ha alcanzado su mayor volumen y peso, y empieza apenasa madurar. b) TRASLADO A LA PLANTA. Conforme la naranja se va recolectando, esta se va depositando en camiones con capacidad de 10 toneladas, una vez llenos, se llevana la planta. Se realizan cinco viajes diarios. Cuando se llegaa la planta, los cargadores proceden a vaciar la naranja en la piletade lavado.

c) LAVADO. Se cuenta con15 personas que lavan manualmente las naranjas en la pileta, colocandolas posteriormente en la rampa de la secadora. d) SECADO. Se secan continua y mecánicamente las naranjas en una banda transportadora que se encuentra dentro un de tunel de viento, una vez secas se depositan enun contenedor. 107

e) EMPACADO. Del contenedor son colocadas en cajas de madera de pino "tres rejas" tipo D-200m, cada una con un peso promedio de 1Kg y con una capacidad de 15 Kg de producto. Posteriormente se estiban en tarimas para ser acomodadasen el interior de la cámara conun montacargas. A continuación se muestra un esquema de la caja tipo D-200m y uno de la forma de estibación.

108

i

CAJA D-%OOm. ENVASE RECOMENDADO PARA NARANJA EN ESTADO FRESCO. Est.e envase se eligtó en base a la tarima de l. 1X1.5 metros, con el fm de poder manejar las unidades de carga con montacargas, y ag-hzar los procesos de carga y descargq facllit.ando su manejo y almacenamiento. Las dunemiones del envase, son recomendados a nivel internacional.

i

Nombrecomúndelenvase

hnensiones exterioresDimensionesinteriores Largo: 30 cm. Largo: 4l.8 cm. j Caja de madera tres rejas"A" Ancho: 30 cm. Ancho: 29.2 cm. I [ i Alto: 20 cm. Alto: 19.2cm. I

1

1o9

Los puntosobscurosindicanclavosdemetal,estetip0de Cajas Son idealesparausarseenelcampo,encentralesdeabastos y encentrosde acopio; son de uso múltiple, es decir reutilizables, tiene un volumen aproximadode 26 decímetroscúbicos, y tiene unacapacidadenpeso recomendable de 15 Kg.

110

Y

ACOMODO DE LAS CAJAS EN LA TARIMA.

Material de la tarima: Madera de pino. Dimensiones (tarima): Ancho: 1.1 m. Largo: 1.5 m. Alto : 0.1 m.

VISTA SWERIOR DEL ARREGLO.

K

1.1 m

1.5 m

L

0.1 r d It"-------J( 0.5 m

111

..

VISTA FRONTAL DEL ARREGLO.

L

r

....

112

113

VISTA INTERIOR *, DEL FRIGORÍFICO.

.

114

Con este arreglo se cuenta con3 12 estibas, es decir 624 tarimas, lo que da un total de 39 936 cajas y un peso total de 599 040 Kg aproximadamente, ya que el peso neto del producto puedevariar de una cajaa otra.

115

Para este tipo de arreglolas dimensiones de la cámara son: 24 metros de ancho.

32 metros de largo. 6.5 metros de alto.

La altura de la cámara se usa de la siguiente forma: Altura total de la estiba: 3.5 metros. Espacio para ventilación: 3 metros. Como se observa en el diagrama anterior la cámara cuenta con una puerta, &a tiene las siguientes dimensiones: Ancho: 5 metros. Alto: 3 metros. Se eligieronestasdimensiones montacargas.

parapermitir

116

elacceso

sin dificultad del

g) REFRIGERACIbJ. Elperiodo de refiigeración dura 4 meses, comenzando a partir del día en que seinicia el llenado de la cámara y concluye hastael día

delvaciadodelúltimo lote parasu comercialización(primerasemana de mayo hasta la última del mes de agosto). lote de Es decir, tenemos un periodo neto de conservación para cada tres meses. Durante este tiempo el producto permanece a una temperatura de O'C, con una humedad relativa del 90%, pudiendo permanecer así bajo estas condiciones hasta cuatro meses. A continuación se describeelmacanismo de almacenamiento y embarque del producto. MAYO: Semana #1: Almacenamiento de lote #l. Semana #2: Almacenamiento de lote #2. Semana #3: Almacenamiento de lote #3. Semana #4: Almacenamiento de lote #M.

JUNIO: Refrigeración de todos los lotes. JULIO:

Refrigeración de todos los lotes.

AGOSTO: Semana #1: Embarque de lote #l. Semana #2: Embarque de lote #2. Semana #3: Embarque de lote #3. Semana #4: Embarque de lote #4.

h) TRASLADO A LA CENTRAL DE ABASTOS. La naranja se extrae de la cámara durante el mes de agosto (periodo igual al de llenado). Se llenan dos trailers con capacidad de treinta toneladas cada uno al día, lo que da un total de 60 toneladas diarias quetrasladan el producto a la central deabastodel D.F. Primero se extraenlos lotes que se almacenaron primero, esto para que todas las naranjas tenganel mismo periodo de conservaci6ny no haya variaciones de un lote a otro. 117

DIA-GRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCI~N.

118

Secado del producto en túnel de viento.

INICIO

Traslado al interior

Almacenamientoy

central de abasto.

119

5.3.2. SISTEMAS DE REFRIGERACIóN.

Engeneralsedefine la refrigeracióncomocualquierproceso de eliminación de calor. Más específicamente, se define a la refrigeración como la rama de la cienciaque trata con los procesos de reducción y mantenimiento de la temperatura de un espacio o material a temperatura inferior con respecto de los alrededores correspondientes. Para lograr lo anterior, debe sustraerse calor delcuerpoqueva a ser refiigerado y ser transferidoa otro cuya temperaturaes inferior a la del cuerpo refrigerado.Debido a que el calor eliminadodelcuerporefrigerado es transferido a otro cuerpo, es evidente que refi-igeración y calefacción son en A menudo sóloel realidad los extremosopuestosdelmismoproceso. resultado deseado distingue a uno del otro. Como el calor siempre fluye de una región de temperatura alta a una región de temperatura baja, siempre se tendrá un flujo de calor hacia la región refrigerada desde los alrededores calientes. Para limitarel flujo de calor hacia la región refrigerada de manera que seaun mínimo, resulta necesario aislar la región refrigerada de sus alrededores con un buen material aislante de calor. La refrigeraciónsebasaprincipalmente endos principios básicos conocidos como la primera y segunda leyes de la termodinámica. La primera de ellas establece que la energíano se crea ni sedestruye, si desaparece energía deunaforma,debereaparecerenotra, es decir, nopuedeaparecer energía en una manifestación sin que registre una reducción correspondiente en otra de sus formas. La segunda ley indica que ningún sistemapuede recibir y rechazarlo o emitirlo a unatemperatura calor a unatemperaturadada superior, sin que el medioque lo rodea efectúe un trabajo en el mismo. El calor fluye siempre del cuerpo más caliente al más fiío. Si se toman en cuenta las consideraciones de esta ley, el ciclo de refigeración ideal será el inverso del llamado ciclo de Carnot. El coeficiente de eficiencia o rendimiento COP de un ciclo deCarnotdependede las temperaturas a las queseagrega o rechaza calor. Por lo tanto.

120

3

donde. TI = Temperatura absoluta del evaporador. T2 = Temperatura absoluta del condensador. Existen principalmente dos sistemasderefrigeración,elsistemade absorción y el sistema de compresión de vapor; estos se detallan a continuación.

121

5.3.2.1.

EL SISTEMA DE ABSORCI6N.

Los sistemas modernos de refrigeración por absorción emplean primordialmente agua como refrigerante y bromuro delitio como absorbente. Hoy en día rara vez se usan grandes sistemas de absorción de agua-amoniaco, debidoasu alto costoinicial,sucomplejidadgeneral,lasnecesidades excesivasdeespacio y las grandescantidadesdeaguadecondensación requeridas. Existen pequeñas máquinas de absorción de tipo compacto que funcionan con agua y amoníaco, con tamaños que van de3 a 10 toneladas de refrigeración y que se usan en aplicaciones comerciales de agua enfriada. Lasunidadesdeabsorcióndeaguaybromurode litio utilizandos factores básicos para producir el efecto de refrigeración: 1) El agua hiervey seenfriaa sí mismaporvaporizaciónatemperaturasbajascuandose conserva al alto vacío, y 2) Ciertas sustancias, por ejemplo, unasal, absorben vapordeagua.Lasolucióndebromurode litio es unasoluciónsalina higroscópica que ha demostrado tener la mejor relación solubilidad-presión de vapor para permitir una gran eficiencia de ciclo. En la unidad de absorción, el agua se vaporiza desprendiendo una porción de vapor y la temperatura del aguarestantedisminuye. Laafinidaddelaguaconlasal se mideporla reducción en la presión agua-vapor, que se hace más pronunciada al aumentar la concentración salina. A continuación se muestra un ciclo completo.

122

/

EDUCTOR

VALVULAOPCIONAL DE CONTROL DE LA SOLUCION

123

REFRIGERANTE

La máquina de absorción constade cinco componentes principales: 1.- EVAPORADOR. Es la sección deltuboendonde el aguaenfriadade retorno se enfria indirectamente por medio de agua rociada sobre los tubos, puesto que esta capa se mantiene a una presión absoluta reducida, el agua se vaporiza y enfiía la restante hasta alcanzar una temperatura que corresponde de un modo muy cercano a la presión de la cubierta.

2.- ABSORBEDOR. En esta partedelsistemaseusaunasoluciónsalina fuerte para absorber el vapor de agua desprendido en el evaporador. Se tiene una bomba de solución que rocía bromuro de litio sobre la sección del tubo absorbente por el que fluye agua relativamente fresca, la carga calorifica de trabajo o totaldelabsorbente(queconsiste en la carga de refrigeración, el y elenfkiamiento calor de disolución, elenfkiamientodelaguacondensada sensible de la solución), se transfiere de este modo al agua de enfriamiento que circula normalmente desde una torre de enfriamiento.

3.- SOLUCIóN INTERCAMBIADORA DE CALOR. Este componente sirve para mejorar la eficiencia del ciclo intercambiando calor entrelasolución débil que sale del absorbedor,y la fuerte y caliente que retorna del generador, el vapor y el agua condensada se reduce empleando este intercambiador. 4.- GENERADOR. Una sección de tubo calentado a vapor sirve para restaurar

la concentraciónde la solución, hirviendo el vapor de agua absorbido.

5.- CONDENSADOR. El vapor de agua que se desprende por ebullición en el generador se condensa en estasección del tubo y se devuelve al enfriador.

124

5.3.2.2. EL SISTEMA DE COMPRESIóN DE VAPOR

Un sistema típico de compresión de vapor principalmente porlas siguientes partes:

esta conformado

1 ) UN EVAPORADOR. Cuyafunciónesproporcionarunasuperficie de transferencia de calor atravésdelcualpuedepasar calor delespacio o producto refrigeradohacia el refiigerante vaporizante.

2) UN TUBO DE SUCCIóN.En el cual se transporta el vapor de baja presión desde el evaporador hasta la entrada en la succión del compresor. 3) UN COMPRESOR DE VAPOR. Cuya función es eliminar el vapordel evaporador, elevar la temperatura y presión del vapor hasta un punto tal que el vapor pueda se condensado a través de un medio condensante normalmente disponible. 4) UN GAS CALIENTE. O tubo de descarga el cualentrega el vaporde

presiónalta y temperaturaaltadesde condensador.

la descargadelcompresorhastael

5) UN CONDENSADOR. Cuyo propósito es proporcionar una superficie de

transferencia de calor a través de la cual pasará el calor del vapor refiigerante caliente hacia el medio condensante. 6) UN TANQUE RECEPTOR. El cualproporcionaalmacenamientoal líquido condensado de tal modo que el suministro constante de líquido este disponible a las necesidades del evaporador. 7) UNA TUBERÍA DEL LÍQUIDO.La cual conduce el refrigerante líquido

desde el depósito hasta el controlde flujo del refiigerante.

8) UN CONTROL DE FLUJO REFRIGERANTE. Cuya función es medir la cantidad apropiada de refiigerante usadaen el evaporador y reducir la presión dellíquidoque llega al evaporadorde tal modoque la vaporizacióndel líquido en el evaporador se efectúa ala temperatura deseada. 125

Un sistemarefiigerante est6 divididoendospartesdeacuerdoa la presión ejercida por el refrigerante en las dos partes. La parte de presión baja del sistema consiste del control de flujo refiigerante, el evaporador y el tubo de succión. La presión ejercida por el refiigerante en esas partes es la presión baja a la cual el refrigerante es vaporizado en el evaporador. Esta presión se le conoceporvariosnombres la "presiónen el lado bajo", la "presióndel evaporador", la "presión de succión" o "contrapresión". El ladode altapresión o "ladodealta"delsistema,consistedel compresor, el tubodedescarga o "gascaliente", el condensador,eltanque receptor y el tubo del líquido. La presión ejercida por el refiigerante en esta parte del sistema es la presión alta, bajo la cual el refiigerante es condensado en elcondensador. A estapresiónse le llama la "presióncondensante",la presión de la descarga" o la "presión superior". Los puntoscomprendidosentre los ladosde alta y baja presióndel sistemason el controlde flujo del refiigerante, donde la presióndel refrigerante es reducidadesde la presióncondensantehasta la presión vaporizante y, la válvula de descarga en el compresor, a través de la cual sale el vapor de alta presión después dela compresión.

A medida que el refrigerante circula a través del sistema, éste pasa por unnúmerode cambios en su estado o condición, cada unode los cuales es o condición llamadoun proceso. El refi-igeranteempiezaenalgúnestado inicial, pasa a través deuna serie de procesos enuna secuencia definida y regresaa su condición inicial. Elciclo de refiigeración simplevaporcompresión consta de cuatro procesosfhdamentales: 1) Expansión.

2) Vaporización. 3) Compresión. 4) Condensación.

126

EL CICLO DE REFRIGERACI~N SATURADO SIMPLE. Un ciclo de refrigeración saturado simple es un ciclo teórico en el que sesuponeque el vaporrefrigerantequesaledelevaporador y entraal compresoresvaporsaturado a la temperatura y presiónvaporizante y el y llega al control del líquido refrigerante que sale del condensador refrigerante es un líquido saturado a la temperatura y presión del condensante. Aún cuando el ciclo de refrigeración de una máquina de refrigeración real se desviará algo del ciclo saturado simple, no se piense que es inútil el análisis de un ciclo saturado simple. En tal ciclo, los procesos fimdamentales son la base para entender e identificar con facilidad el ciclo de refrigeración real de compresión devapor.Además,utilizandocomo esthdar el ciclo saturado simple puede comparársele con el ciclo real y podrá obtenerse fácilmente la eficiencia relativa del ciclo de refiigeración real para varias condiciones de operación.

A continuación se muestra un diagrama ph, en el que se tiene un trazo de un ciclo saturado simple.

127

C

'O

U

J

\

\

128

" "

. "

__

LOS puntos A, B, C, D y E sobre el diagrama ph corresponden a 10s puntos del sistema de refrigeración mostrado a continuación. El punto estado A puede describirse como algún punto próximo a la parteinferiordelcondensadordondeterminaelproceso de condensación teniéndose en dicho punto refrigerante como líquido saturado a la temperatura y presión del condensante. Para el punto A, pueden leerse en forma directa del diagramaph los valoresde p, T y h. Debido a que el refi-igerante para el punto A siempre está en la condición de líquido saturado, el puntoA estará situado enalgunaparte a lo largo de lalíneadelíquidosaturado y puedeser localizado en el diagrama ph si p, T o h es conocido. En la práctica p y T pueden ser medidos con facilidad.

EL PROCESO DE EXPANSI~N. En el ciclo saturado simple se ha supuesto que no hay ningún cambio en las propiedades (o condición) del líquido refi-igerante a medida que este fluye a través de la tubería de líquido desde el condensador hasta el control delrefrigerante y lacondicióndellíquido a laentradadelcontroldel refrigerante es la misma condición que se tiene en el punto A.El proceso descritopor los estadosinicial y final A-Bsucedenenelcontroldel refrigerantecuando la presióndellíquido es reducidadesde la presión condensante hasta la presión evaporante a medida que el líquido pasaa través de la válvulade control.

.,

El proceso A-B es una expansión adiabática irreversible durante el cual el refrigerante pasaa través de una serie de puntos estado en tal forma que no se tiene una distribución uniforme de cualquiera de sus propiedades. Entonces no puededibujarseunatrayectoriaverdaderadelproceso y la línea A-B representa simplemente un proceso que principia en el punto de estado A y termina en el punto estado B. Cuando el líquidoes expandido en el evaporadora través del orificio de laválvuladecontrol,sedisminuyelatemperaturadellíquido,desdela temperatura condensante hasta la temperatura evaporante y de inmediato una parte del líquido pasa a ser vapor.

129

DIAGRAMA DE FLUJO DE UN CICLO SATURADO SIMPLE.

DE

1

E

D

1 1

I

c COMPRESOR

TANQUE RECEPTOR

A

CONDENSADOR

130

El proceso A-B es un estrangulamiento tipo expansión adiabática con frecuencia llamado "estirado de alambre", en el cual la entalpía del fluido no cambia durante el proceso. Este tipo deexpansiónocurresiempreque un fluido es expandido a través de un orificio desde una presión alta hasta una presión baja, se suponeque estoocurresinganancianipérdidade calor a través de las válvulas o tuberías y sin la realización de trabajo. Debido a que la entalpía del refrigerante no cambia durante el proceso A-Byla localización del punto B en el diagramaph se encuentra siguiendo la línea de entalpía constante partiendo del punto A hasta el punto donde la línea de entalpía intersecta a la línea depresiónconstante,quecorrespondea la presiónevaporante.Para localizar el punto B sobre el diagrama ph, debe conocerse la temperatura o la presión evaporante. Comoresultadode la vaporizaciónparcialdel refiigerante líquido durante el proceso A-By el refrigeranteen el punto B es una mezcla de líquido-vapor.

EL PROCESO VAPORIZANTE.

El proceso B-C es la vaporizaci6ndelrefiigeranteen el evaporador. Debido a que la vaporización se efectúa a temperatura y presión constante, el proceso B-C es tanto isotérmico como isobhico. Por lo mismo, se localiza el y punto C en el diagrama ph siguiendolaslíneasdepresiónconstante temperatura constante desde el punto B hasta el punto donde estas intersectan la línea de vapor saturado. En el punto C el refiigerante está en su totalidad vaporizado y es un vapor saturado a la temperatura y presión vaporizante. A medida que el refrigerante fluye a través del evaporador y absorbe calor del espacio refiigerado, seincrementará la entalpíadelrefiigerante durante el proceso B-C. La'cantidad de calor absorbida por el refiigerante en el evaporador (efecto refrigerante) es la diferencia de valor entre la entalpía del refrigerante en los puntos B y C. Por lo tanto, si ha, hb, hc, hd, he y hx representan las entalpías del refkigerante en los puntos A, ByCyD,E y X, respectivamente, entonces

131

donde qe = efecto refiigerante en Btu/lb. Pero debidoa que hb es igual a ha, entonces qe = hc - ha La distancia entre los puntos X y C en el diagrama ph representa el calor latente total de vaporización, entonces ya que la distancia B-C es el efecto refrigerante útil, la diferencia entre X-C y B-Cy quees la distancia X-B es la pérdidade efecto refiigerante.

EL PROCESO DE COMPRESI~N. En el ciclo saturado simple, se supone que el refiigerante no cambia de condiciónmientrasestáfluyendopor la tubería de succióndesdeel evaporador hasta el compresor. El proceso C-D se efectúa en el compresor a medida que se incrementala presión del vapor debidoa la compresión desde la presión vaporizante hasta la compresión condensante. Se supone que en el ciclo saturado simple, el proceso de compresión C-D es isoentrópico. Una compresión isoentrópicaes un tipo especial de proceso adiabático queocurresinfiicción, a esteprocesotambiénse le llamacompresión "adiabática-no fricción"o compresión "entropía constante". Debido a que no se tiene un cambio de entropía del vapor durante el proceso C-D, la entropía del refiigerante en el punto D es la misma que en el punto Cy por lo tanto, el punto D puedelocalizarseeneldiagrama ph siguiendo la línea de entropía constante que empieza en el punto C hasta el punto donde la línea de entropía constante intersecte a la línea de presión constante correspondientea la presión condensante. Del diagrama ph pueden obtenerse todas las propiedades del refhgerante correspondientes al puntoD. Los valores de T, h y v se obtienen mediante la interpolación, porlo mismo son valores aproximados.

132

Durante el proceso de compresión C-D se efectúa un trabajo sobre el vapor refrigerante- y se incrementa la energía (entalpía) del vapor en una cantidadque es exactamente igual al trabajo mecánico efectuado sobre el vapor.Laenergíaequivalentealtrabajoefectuadoduranteelprocesode compresión es amenudollamadacalordecompresióny es igualala diferencia de valores de entalpía del refr-igerante entre los puntos D y C. Donde qw es el trabajo (calor) de compresión por libra de refrigerante circulado.

El trabajo mecánico efectuado sobre el vapor por el pistón durante la compresiónpuedecalcularseapartirdelcalordecompresión.Si w es el trabajo efectuado en pies-libras por libra de refiigerante circulado y J es el equivalente mecánico del calor, entonces

W = J(hd - hc) Como resultado de la absorción de calor en la compresión, el vapor descargado por el compresor está en la condición de sobrecalentadoo sea, su temperatura es mayor que la temperatura de saturación correspondiente a su presión. Antes que vapor el sea condensado debe eliminarse el sobrecalentamiento del vapor bajando la temperatura del vapor descargado hasta la temperatura de saturación correspondiente a su presión.

EL PROCESO DE CONDENSACI~N. Por lo general, tanto los procesos D-E como E-A se verifican en el condensadoramedidaqueelgascalientedescargadodelcompresores enfhado hasta la temperatura condensante y después condensada. El proceso D-E toma lugar en la parte superior del condensador y en una parte de la longitud de la tubería del gas caliente. Esto representa el enfriamiento del vapor desde la temperatura de descarga hasta la temperatura condensante a medida que el vaporle deja su calor al medio condensante.

133

Durante el proceso D-E, la presión del vapor permanece constante y se localiza al punto E en el diagramaph siguiendo la línea de presión constante desde el punto D hasta el punto donde la línea de presión constante intersecta a la curva de vapor saturado. El puntoE,elrefrigerante es unvaporsaturadoalatemperatura y presióncondensante.Lacantidaddecalorsensible(sobrecalentamiento) eliminado por libra de vapor en el condensador al enfriarse el vapor desde la temperatura de descarga hasta la temperatura condensante, es la diferencia de entalpías del refrigerante entre los puntosy E D (hd - he). El proceso E-A es la condensación del vapor en el condensador, debido a que la condensaciónse realiza a temperaturay presión constante, el proceso E-A se verifica a lo largo de las líneas de presión y temperatura constante desde el punto E hasta el punto A.Elcalor cedido al medio condensante durante el proceso E-A es la diferencia de entalpías del refrigerante entre los puntos Ey A (he - ha). Al regresar al punto A, el refrigerante ha completado un ciclo propiedades son las mismas que han quedado descritas en el punto A.

y sus

y E-A severifican en el Debido que a ambos procesos D-E condensador, la cantidad total de calor cedido por el refrigerante al medio condensanteenelcondensador es lasumade las cantidadesdecalor eliminadasdurantelosprocesosD-E y E-A.Elcalortotalcedidoporel refhgerante en el condensador es la diferencia entre las entalpías del vapor sobrecalentado en el punto D y el líquido saturado en el punto A. Entonces

donde qc circulado.

=

caloreliminadoenelcondensadorporlibraderefrigerante

Si el refrigerante al llegar al punto A al final del ciclo, está a la misma condiciónquecuandodejóelpuntoAalprincipiodelciclo,elcalor eliminado por el refrigerante al medio condensante en el condensador debe serexactamenteigualalcalorabsorbidoporelrefrigeranteentodoslos demáspuntosdelciclo. En un ciclosaturadosimple,laenergíadel 134

refrigerante se incrementaensólodospuntosenelciclo:(1)elcalor absorbido del espacio refiigerado a medida que se vaporiza el refrigerante en el evaporador (qe) y (2) la energía equivalente debida al trabajo mecánico en el compresor(qw). Por lo tanto

Donde m es la masa de la razón de flujo del refrigerante circulado para producir la capacidad de refiigeración requerida, Qe ,de 1 tonelada.

Donde QCes la cantidad total de calor eliminado en el condensador por minuto y por tonelada.

QC= (m)(hd - ha) Donde Qw es la energía térmica equivalente al trabajo de compresión por minutoy por tonelada de capacidad de refrigeración QW= (m)(hd - hc)

Entonces es trabajo de compresión por minuto por tonelada en pieslibras es

w = (J)(m)(hd - hc)

Donde J= equivalente de energía mecánica.

135

5.3.3. CONCLUSIóN SOBRE EL SISTEMA DE REFRIGERACIóN.

El sistema de refkigeraciónqueemplearemos,será

el sistema de compresión de vapor, debido a que el sistema de absorción presenta diversas desventajas, entre las cuales están:

- A pesar deque las unidadesde absorcióntienenmuchasaplicaciones

de enfkiamiento de agua, en nuestro caso no se dispone de vapor, y aún cuando este se pudiera producir repercutiría en una elevación de costos, así como en una mayor complejidad del equipo.

- Presentan dificultad para mantener

un sistema aislado con el bromurode litio que es muy corrosivo y teniendo presente el vacío de la operación tanto en el evaporadorcomo en el absorbedor.

- Para unidades que emplean bromuro delitio como absorbente, generalmente

enfrianaguaenunagamacomprendidaentre 45 y 50°F ( 7 temperatura insuficiente para nuestros propósitos.

136

-

10°C ),

5.3.4. SELECCI6N DE TECNOLOGÍA.

En este punto se decide la tecnología a emplear par el funcionamiento de la cámara, en vista que hemos decidido emplear un ciclo de compresión de vapor, se presentanlasvariantesexistentesen los diversosequipos que componen el ciclode refiigeración Una vez que se decide que tipo de equipo es el adecuado, recurrimos a una empresa dedicada ala venta de equipos enrefiigeración industrial a fin de conocer los modelos más económicosy eficientes que nos permitan operar sin problemas.

137

5.3.4.1. CARGA TÉRMICA.

GENERALIDADES PARA CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA.

Nuestro proyecto se ubica en el proceso de refiigeración y en consecuencia el producto no sufke un cambio de estado fisico por lo que sólo se le retirará calor sensible. Con esta idea empezamos a calcularla carga térmica total, que consiste en sumar todas las contribuciones de ganancia de calor de las diversas fuentes cuyo calor incide al espacio a refi-igerar. Por consiguiente, esta carga térmica total la definimos como: Qt

= Qpr + Qcr + Qem +

Qtr + Qu

+ Qe + Qin + Qoc +

Qrs .................. (1)

Donde: Q, = Carga térmica total

Qpr= Carga térmicadel producto Qcr = Calor de respiración del producto Qem=Calor debido al embalaje Q, = Transmisión de calor en paredes no afectadas por la radiación solar Qu = Carga térmica debido al sistemade iluminación Q, = Carga térmica debida ala maquinaria y equipo Q, = Carga porinfiltración de aire ambiental a través delacceso a la cámara Qoc=Calor liberado porlos trabajadores Qrs= Transmisión de calor en paredes afectadas porla radiación solar Una vez, que hemos identificado dichas cargas térmicas procedemos a analizar la naturaleza de cadauno de ellas:

138

CARGA TÉRMICADEL PRODUCTO Para calcular esta carga utilizaremosla temperatura de conservación del producto y la temperatura a la que entra el producto a la cámara frigorífica, así, como también,el calor especifico del producto con base a la ecuación: Qpr = mCep(Tpe-

T,d

......................................................(2) .

donde:

Qpr= Carga térmica del producto. m = Masa del producto. Cep= Calor específico del producto. Tpe= Temperatura del producto ala entrada al almacén fkigorífico. T,,= Temperatura de conservación del producto. Temperatura del producto a la entrada del almacén fkigorifico: Es la temperatura que poseeel producto después de quese ha lavado y secado, y es ligeramente inferior a la temperatura ambiental. Temperatura de conservación: Es la temperatura en que el producto conserva sus características fisicoquímicas por un periodo determinado. Factor derapidezdeenfriamiento:Durante la primerapartedelperiodode enfriamiento, la caga del equipo en Btu por hora es considerablemente mayor que la cargapromediohorariadelproductocalculada.Debidoa la gran diferencia de temperatura que se tiene entre el producto y el aire del espacio refrigerado a principio del periodo de enfriamiento, la rapidez de enfriamiento es mayor y la carga del producto tiende a concentrarse enla primera parte del periodo de enfriamiento. Por lo tanto, cuando la selección del equipo se basa en la suposición de que la carga del producto está eventualmente distribuida sobre el periodo completo de enfriamiento, el equipo así seleccionado tendrá capacidad insuficiente parallevar la cargadurante los pasos iniciales de enfriamiento que es cuando se tiene el pico más alto de la carga del producto.

139

Para compensar la desigual distribución de la carga de enfiiamiento, se introducea veces un factor derapidezdeenfriamientoenal cálculo de la carga deenfriamiento. Elefecto del factor derapidezdeenfriamiento incrementa el valor de la carga delproductodemodoque la carga de enfriamiento promedio horaria sea aproximadamente igual a la que correspondaa la condición de pico máximo. Este resultadoconducea la selección de un equipo miis grande, con suficiente capacidad para mantenerla carga durante los periodos iniciales de enfkiamiento.

140

CALOR DE RESPIRACI~NDEL PRODUCTO Debido a quelasfrutasdesprendenconstantementecalor y aúnen condiciones de almacenamiento como consecuencia de los procesos fisiológicos quese dan en el productoes prescindible evacuar este calor. Lacargaporesteconceptoseobtienemultiplicandolamasadel producto a conservar por el calor de respiración del producto referido temperatura de conservación dada. Esto es: Qcr = m@)

...,..................................................................................(3)

donde:

Qcr= Calor de respiración del producto. m = Masa del producto. Cr = Calor de respiración.

141

a la

CARGA TÉRMICA DEBIDO AL EMBALAJE El embalaje utilizado para contener el producto también incrementara la carga térmica por tanto también debe de calcularse. Se calcula de una manera similar al de carga térmica del producto y con las mismas condiciones de temperatura. Por tanto, definimos esta ecuación como: Qem= mCem(Tee - Tco)

....................................................................(4)

donde:

Qem= Carga térmica por embalaje. m = Masa del embalaje. Cem = Calor especifico del embalaje. Tee = Temperatura de entrada del embalaje. Tco = Temperatura de conservación de la naranja.

142

TRANSMISI~NDE CALOR EN LAS PAREDES NO AFECTADAS POR LA RADIACI~NSOLAR Ya que la temperatura del aire exterior será mayor que el aire interior, esto ocasiona un flujo de calor hacia el interior. Para disminuir este flujo de calorseconstruyenbarrerasadecuadasconmateriales de construcción y aislantes de tal forma lograr ahorrar energía y por consiguiente minimizar los costos de operación. Normalmente, el calor transmitido se considera como un flujo de calor por conducción y es importante mencionar que ademásde paredes existe una capa de aire que impide también el flujo de calor y por lo tanto se debe de considerar. En general y parasuperficiesplanas transferencia de calor por conducción es: Qcond = (KA(Te -

Ti))/E

la ecuaciónquedefinela

............................................................................

(5a)

y la transferenciade calor por convección esta dada por:

QconY= hA(AT) .....................................................................................

(5b)

donde: Qcond= Transmisión de calor en paredes no afectadas por la radiación solar. QconY= Transmisión de calor por convección. K = Factor de conductividad térmica. h = Coeficiente de transferencia de calor convectivo. A = Área de transferencia. Te = Temperatura exterior. Ti = Temperatura interior. E = Espesor del material.

Por lo tanto la cantidad de calor transmitida en la unidad de tiempo a través de las paredes de un espacio refi-igerado,es función de tres factores de tres factores cuya relación se expresa a través dela siguiente ecuación:

143

Qh= AU(AT)

.............................. ...... ................................(5c)

Donde:

e,. Cantidad de calor transferido en Btu por hora. =

A = Área de la superficie de la pared externa. (pies cuadrados). U = Coeficiente totaldetransmisiónde calor en Btu porhoraporpie

cuadrado por grado Fahrenheit. AT= Diferencia de temperatura a través de la pared en grados Fahrenheit. El coeficienteU se obtiene aplicandolas ecuaciones Sa y 5b. AISLANTES. Definimos a los aislantescomo los materialesquepresentan gran resistencia al flujo de calor bajo ciertas condicionesde temperatura. las siguientes Se puede decir que un buen aislante es el quecumplecon especificaciones:

un bajo volumen de a).- Alta eficiencia térmica: Es decir, quetenga conductividad térmica, entendiéndose por conductividad térmica, a la cantidadde calor queun materialpermitefluir, bajo ciertascondiciones especiales de espesor, área y temperatura. A esta resistencia térmica le conoce como el factor K, y se expresa en unidades del sistema inglés: K (=BTU/ft2hoF) Se puede considerar que un material como aislante adecuado, cuando el valor de K en el sistema inglés tengaun valor por debajode 0.30.

b).- No inflamable

c).- No debe de favorecerla corrosión o producir moho. d).- Debe de tener baja capacidad de absorción de agua y no debe de retenerla cuando se moja. e).- Debe tenerpoco peso 0.- Debe de tener resistencia mecánica apropiada g).- Debe detenerunasuperficietalquepermita colocar algúnacabado exterior h).- Debe de ser económico.

144

CARGA TÉRMICAPOR ILUMINACIóN ALUMBRADO

En los sistemas de refrigeración existen equipos eléctricos de iluminaciónquecedenenergíaalrecintoarefrigerar en elmomentode operar. La cantidadde calor queliberanseobtienendirectamente equivalencia de potencia eléctrica con la potencia térmica esto es:

de la

1 Watt = 3.413 BTUh

Todos los sistemas de iluminación ya sean incandescentes o fluorescentes básicamente transformanla energía eléctrica que reciben para su operación en calor, el cual se desprende ensu totalidad en el interior del local, por lo tanto la siguiente ecuación nos permite calcular la ganancia de calor por alumbrado: Qa = 3.413NI(Nw)

............................................................................

donde: Qa = Carga por iluminación.

3.145= Factor de conversión de Watts aBTUh.

NI = Número de lamparas. Nw

= Número

de Watts.

145

(6)

CARGA TÉRMICA DEBIDA AL EQUIPO ,J

Todas las maquinas que son accionadas por motores eléctricos, emplean parte de la energía consumida en vencer rozamientos que a su vez se transforman en energía calorifica. Paraobtener el calor cedidopor los motores eléctricos, seusa la siguiente correlación:

Carga por motores eléctricos= Factor de equivalencia X Potencia en caballos................................. (7). De la tabla que aparece en apéndice A l , se obtiene el calor cedido por motores eléctricos . El calor liberadopormotores y susmáquinasconducidas afectanal medio enfriado de tres formas: 1 .- Si el motor y la maquina accionada por el están dentro del local enfkiado. Para ello se usan los factores de la primeracolumna(cargaconectadaen espacio refrigerante), estos implicanquetanto la salidaútil y pérdidasdel motorsondisipadasdentrodelespaciorefrigerado,comopor ejemplo, motores impulsando ventiladores para unidades de enfkiadores con circulación forzada.

2.- Si el motor esta fuera del local y la máquina accionada esta dentrodel local. Para ello se utiliza la segunda columna (pérdidas exteriores por motor), lo cualimplicaquelaspérdidasdelmotorsondisipadasfueradelespacio refrigerado y el trabajoútildelmotor es aprovechadodentrodelespacio refrigerado,porejemplo un motorinstaladofueradelespaciorefrigerado impulsando un ventiladorpara la circulación delairedentrodelespacio refrigerado. 3.- Si el motorestadentrodel local y la máquina accionada esta fuera del local. Para ello se utiliza la tercera columna (carga conectada al exterior), esto significa que las pérdidas de calor son disipadas dentro del espacio refrigerado y el trabajo útil se tiene fuera del espacio refrigerado, por ejemplo un motordentrodelespacio refigerado impulsandounabombainstalada fuera del espacio refrigerado.

146

CARGA TÉRMICA POR INFILTRACI~N CARGA TÉRMICAPOR CAMBIOS DE AIRE. La ganancia de calor en el espacio refkigerado como resultado de los cambios de aire es dificil de calcular con exactitud, excepto erí algunos pocos casos en que se conoce la cantidad de aire introducido al espacio para fines de ventilación. Cuando se conoce la masa de aire exterior que entraal espacio en un periodo de 24 horas, el calor ganado dentro del espacio como resultado de loscambios de aire dependede la diferencia deentalpíasdelairealas condiciones interiores y exteriores, y puede calcularse aplicando la siguiente ecuación: Carga por cambiode aire = m(

- hi ) ................................(8).

Donde: m = Masa de aire que entra en24 horas al espaciorefigerado (lb/24). h,= Entalpía del aireexterior (Btu/lb). hi= Entalpía del aire interior(Btu/lb). Sin embargo, ya quelas cantidades de aire porlo general se dan en pies cúbicos en vez de libras, para facilidad de los c6lculos, se cuenta con tablas que dan una lista de la ganancia de calor por pie cúbico de aire que entra al espacio para varias condiciones interioresy exteriores en el apéndice A2. Para calcular la carga por cambio de aire en Btu por hora, se multiplica la cantidad de aire en pies cúbicos por hora por el factor apropiado obtenido en las tablas del apéndiceA2.

I

147

CARGA TÉRMICA POR INFILTRACI~NA TRAVÉS DE PUERTAS. La infiltraciónrepresenta un intercambio de calor originadoporla entrada del aire del exterior al interior de la cámara frigorífica. Esta carga es o en su caso ventanas 0 ocasionada en el momentodeabrirlaspuertas, cualquier otro medio que comunique con el exterior. La cantidad de aire exterior que entra al espacio en un periodo de 24 horasdebidoapuertasquesonabiertas,dependedelnúmero,tamaño y localización de la puerta o puertas y sobretodo a la frecuencia y el tiempo que laspuertasquedanabiertas.Debidoaque el efecto combinado de estos factores varía con cada instalaciónen particular y a que es dificil predecir con exactitud razonable,es practica general estimarla cantidad de cambios de aire en base a la experiencia tenida en aplicaciones similares. La experiencia ha demostrado que, como regla generalla fiecuencia y duración de la apertura de puertas y, por lo tanto, la cantidad de cambios de aire, depende del volumen interior del enfriador y el tipo de uso, para ello se cuenta con tablas que dan una lista delnúmerode cambios de airepor 24 horasparaenfriadoresde diferentes tamaños, estas se muestran en el apéndice A3. La ASRE Data Book define el uso promedio y pesado como sigue:

Uso promedio:Incluyeinstalacionesnosujetasatemperaturasextremas y donde la cantidad de alimentos manejados enel refrigerador no es irregular.

Uso pesado: Incluye instalaciones tales como las que se tienen en mercados muy concurridos, cocinas de restaurantes y hoteles donde las temperaturas del cuarto son probablementealtas, donde se colocan en forma precipitada cargas pesadasen el refrigerador y dondecon frecuencia se colocan grandes cantidades de alimentos calientes.

148

CARGA TIhMICA DEBIDA AL PERSONAL QUE LABORA EN EL INTERIOR DEL RECINTO. El cuerpo humano al desarrollar cualquier actividad está desprendiendo calor, aúncuando no se realice actividad alguna, el simplehechodequesu organismotrabajeparamantenerlo es suficienteparaqueliberecalor. La energía cedida porlos ocupantes estáen función de la actividad que desarrolla dentro de la cámara. En el apéndice A4 se muestran valores en una tabla,paracondiciones la cámara. trabajo equivalente aun trabajo rudo, desarrollado dentro de

de

Para calcular la carga térmica cedida porlos ocupantes basta con identificar el equivalente de calor por persona en la tabla correspondiente de acuerdo con la el número de temperatura interna dela cámara y a este valor multiplicarlo por ocupantes. Esto es: Qoc= Np(Cd)

.....................................................................

donde:

Qoc= Carga térmica producida porlos ocupantes Np = Numero de personas Cd = Calor disipado por persona

149

(9)

CARGA TÉRMICA DEBIDA A LA RADIACI~NSOLAR Cuando, las paredes de unenfkiadorestánsituadasdetalmaneraque reciben una cantidad excesiva de calor por radiación solar, por lo general la temperatura en la superficie exterior de la pared es considerablemente mayor a la temperatura del aire ambiental. Un ejemplo muy común de este fenómeno es el aumento excesivo de la temperaturaenunautomóvilcuandoestá estacionado y expuesto a los rayos solares. La temperaturaen la superficie metálica es mucho mayor quela del aire quela rodea. La diferencia de temperatura entre la superficie y el aire que la rodea dependende la cantidaddeenergíaque choca contra la superficie y de la reflectividad de la superficie. Las superficies lisas y de colores claros reflejan más y absorbenmenosenergíaradiantequelassuperficies obscuras y de textura rugosa,bajo las m i s m a s condiciones de radiación solar. Debido a que cualquier incremento 'que se tenga enla temperatura de la superficie exterior haráque se incremente el diferencial detemperatura a través de la pared, el diferencial de temperatura a través de paredes soleadas deberá ser corregido para compensar el efecto solar.

150

CÁLCULOS DISEÑO DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA Conbasealanálisisde la producción,demanda y asícomo de comercialización, conviene construir dos cámaras frigoríficas, con una capacidad de 600 toneladas cada una, para tener una adecuada participación en el mercado y con perspectivas de multiplicar las instalaciones, conforme a la evolución económica de la empresa y de esta manera cubrir esta demanda insatisfecha en el mes de Agosto. Según el estudio de recolección, almacenamiento y estiba de la naranja, cada cámara frigorífica se dimensiona de 24 metros de ancho, 32 metros de cada una 600 toneladas largo y 6.5 mekos de altura; alojando en total 1 200 toneladas de aproximadamente, es decir quetendremos producto. Las cámaras se encontrarh bajo deun techado, esto paraevitar los

estragos ocasionadospor la radiación solar.

La geometría de una de las cámaras se muestra en la figura siguiente (no se muestra el techo protector):

151

ESQUEMA DE LA CÁMARA FRIGOI~FICA

I

NORTE

6.5m

/

\

24m

En este esquemano se muestra el techo protector.

152

Conestoenmente,iniciamoscalculandocadauna de lascargas térmicas en forma individual, para finalmente sumarlas. Esta suma constituye la carga térmica total cuyo valor nosa va permitir dimensionar la maquinaria. Ademásconsideramosquelaboraraenelinteriordelacámara un montacargas, se utilizarán 2 lámparas fluorescentes de 40 Watts por cada 5 metroscuadradosdesuperficie, lo quedauntotal de 307lámparas,el montacargas cuenta con las siguientes características: Marca: Cartepillar. Desplazamiento: 2.5 litros. Tipo: 4 cilindros. Combustible: Gasolina. Capacidad de carga: 1.5 toneladas. Potencia: 20 HP. Las áreas de paredes, puerta, piso y techo son como se muestran en la figura anterior.Los valores se calculana continuación: Al = Muro puerta= 15m2= 161.5 ft2 A2 = Muro sur = 156m2= 1 679.33ft2 A3 = Muro poniente= 208m2= 2 239.1 1ft2 A4 =Muro Norte = 141m2= 1 517.86f t 2 AS= Muro Oriente= 208m2= 2 239.1 1 ft2 A6 = Muro Piso = 768m2= 8 267.49 ft2 A7 = Muro Techo= 768m2= 8 267.49 ft2 Las secciones transversalesde las paredes techoy piso son comose muestran en la figura:

153

" .

SECCIONES TRANSVERSALES DE LAS PAREDES, PISOY TECHO.

Película deaire exterior. Ladrillo común. 5.5 in

I Poliestireno expandido 3 in

I

Película de aire interior.

PARED.

154

“

Película de aire. Concreto. 2 in Corcho 4 in Losa 2 in

PISO.

155

Película de aire exterior.

Loza deconcreto.

5.5 in

Poliestirenoexpandido 3in Película de aire interior.

TECHO.

156

Película de aire interior. Placa de Colled Rolled 0.04 in. Poliestirenoexpandido 3 in. Placa de Colled Rolled 0.04 in. Película de aire exterior.

PUERTA.

157

Hasta aquí ya tenemos la información suficiente para calcular nuestras a obtenerlas: cargas térmicas y por tanto procedemos Cálculo de la carga térmica del producto.

Las propiedades fisicas de la naranja se encuentran en las tablas del apéndice A5.Estas son las siguientes. Producto: Naranja Temperatura de conservación= 32°F Calor Especifico= 0.90 BTU/lb OF Temperatura estimada después del lavadoy secado = 75°F Factor de rapidez de enfkiamiento = 0.7 Ahora, conla ecuación (2): Qpr = mCen(Tpe - Tco) donde:

m = O.6X1O6 Kg de naranja = 1.323 x lo6 lb. Cen = 0.90 BTUAb "F. Tpe = 75°F. Tco = 32OF. : Evaluando estos datos en la expresión anterior obtenemos que

Qpr = 51.2001 x lo6 BTU Si estimamos que el trabajo primario se llevara a cabo en 24 horas, entonces lacargatérmicadelproducto,tomandoencuentaelfactorderapidezde enfriamiento será: Qpr = 5 1.2001 x lo6 BTU / ((0.7)(24h)) = 3 047.63 xlo3 BTUh QP. = 3 047.63 x lo3 BTU/h. 158

Cálculo de la carga tbrmica de respiracih del producto

Esta carga sólo depende del calor de respiración del producto masa. De acuerdo con la ecuación (3):

y de la

donde: 1.323 x lo6 lb Cr = 0.0 17 BTU/lb-h

m

=

Sustituyendo estos datos en la expresión anterior, tenemos una carga térmica por respiración del producto igual :a

Qcr = 22.491 x lo3 BTUh

159

C~lculode la carga tCrmica por embalaje

Delateoríaantesexplicada y partiendodelaecuaciónantes mencionada procedemos a calcular la carga con(4): Qem = m C e m (Tee - Tco)

donde: 1 caja = 1 Kg. Total de cajas= 39 936 m = 39 936 Kg = 88 058.88 lb Cem = 0.62088 B"U/lb OF Tee = 99°F Tco = 32 OF

Evaluando esta información en la ecuación, obtenemos una carga térmica por embalaje de: Qem= (88 058.88 lb X 0:62088 BTU/lb OF X (99 - 32)"F)/24h Qem = 152.632 X

160

lo3 BTUh

Cálculo de la carga tkrmica por transmisibn de calor en las paredes no afectadas por la radiacih solar.

En estas paredes podemos considerar la temperatura ambiental, como la temperaturadeparedexterna(esunaaproximaciónquenoimplicaerror apreciable) y junto con la temperatura de disefio interna, calculamos este flujo de calor al interior con la ecuación (5): Qtr = UA(Te - Ti)

en las áreas, Al, A2, A3, A4, A5, A6 y A7 son áreas no afectadas por la radiación solar, ya que la cámara se encuentra bajo un techado, tomando esto en cuenta procederemos a calcular sus respectivas cargas tbrmicas: PARA EL ÁREA A l (PUERTA) TENEMOS:

Donde: 1 : Placa de colled rolled. 2 : Poliestireno expandido. 3 : Placa de colled rolled.

Del apéndice A6, obtenemos:

Kl= 350 BTU-in/ft2 h OF K2 = 0.22 BTU-idfP h OF K3= 350 BTU-in/fV h OF h,= 1.65 BTU/ftZ h OF hi = 4.00 BTU/fi2h OF El = E3 = 0.04 in. E2 = 3 in.

Entonces:

161

U1 = 0.06900 BTU/ft2 h OF Q1=

(0.06900 BTU/ft2 h OF)( 16 1.5 ft2)(99 - 32)OF

Q1= 0.747 X lo3 BTU/h

PARA EL ÁREA A2 (MURO SUR) TENEMOS: l/U2= 1 1 ,

+ EIKI + E2K2 +

l/hi

Donde: 1 : Ladrillo Común. 2 : Poliestireno expandido.

Sustituyendo los valores respectivos del apéndiceA6, tenemos: U2 = 0.0641 BTU/ft2h O F 4 2 = (0.0641 BTU/ft2h

OF)( 1 679.33 fI2)(99-32)"F

Q2 = 7.212 X lo3BTUh

1 : Ladrillo Común. 2 : Poliestireno expandido.

Sustituyendo los valores del apéndiceA6, tenemos:

162

U3 = 0.0641 BTU/ftZ h OF

Q3 = (0.0641 BTU/fi h OF)(2 239.11 ft2)(99-32)"F Q3= 9.616 X lo3BTU/h

PARA EL.ÁREA A4 (MURO NORTE), TENEMOS:

Donde: 1 : Ladrillo común. 2 : Poliestireno expandido. Sustituyendo los valores del apéndice A6, tenemos: U4 = 0.0641 BTU/fi2h OF 4 4 = (0.0641 BTU/fi2h

OF)( 1 5 17.86 fi2)(99-32)"F

Q4 = 6.519 X lo3BTUh

Donde: 1 : Ladrillo Común. 2 : Poliestireno expandido.

Sustituyendo los valores del apéndice A6, tenemos: Us = 0.0641 BTU/fi2h OF

163

Qs = (0.0641 BTU/ft2h OF)@ 239.1 1 ft2)(99-32)”F Q s = 9.616 X

lo3 BTUh

PARA EL ÁREA A6 (PISO), TENEMOS: 4 pulgadas de corcho sobre losa de 2 pulgadas, con acabado de 2 pulgadas de concreto.

Del apéndice A6, vemos que para un piso de estas características tenemos:

U6 = 0.067 BTU/A2h OF Del apéndice A7, vemos que tenemos una temperatura delsuelo de: Tsuelo= 77 O F Con lo cual obtenemos: Q6 = (0.067

BTU/ft2 h “F)(8 267.49 ft2)(77-32)”F

PARA EL ÁREA A7 (TECHO), TENEMOS: 1/U7=

l/h,

+ E I K I + E2K2 + l/hi

Donde: 1 : Loza de concreto. 2 : Poliestireno expandido.

Del apéndice A6, obtenemos:

164

K1= 12 BTU-in/ft2h O F K2 = 0.22 BTU-idftZ h O F h, = 1.65 BTU/ft2h OF hi = 4.00 BTU/ft2h OF El = 5.5 in. E2 = 3 in.

Substituyendo, obtenemos:

U7 = 0.0669 BTU/ft2h OF 4 7 = (0.0669

BTU/ft2h "F)(8 267.49 ft2)(99-32)"F

Por consiguiente, la cargathnica es:

Sustituyendo, tenemos: Qh = 95.693

X 103 BTUh

165

cálculo de la carga tiirmica correspondiente a la iluminacibn. Como mencion6 se anteriormente, utilizaremos fluorescentes de40 W cada una, y con la ecuación(6): Q, = 3.413(NI)(Nw)

Donde:

N1 = 307 Nw = 40 Con lo cual obtenemos una carga de:

Q4 = 41.912 X 103 BTUh

166

307 I h p a r a

Cálculo de lacarga tCrmica de la maquinaria y equipo

Utilizaremos 5 difusores, y estos estaránen el interior del local, por ello utilizamos la ecuación(7). Q, = (Factor de equivalencia) X (potencia en caballos)

Con: Número de difusores = 10 Factor de equivalencia = 3 700 BTU/hp-h Potencia = 2 hp y evaluando nos queda que:

Qe = (10)(3 700 BTU/hp-h)(2 hp) Qe

= 74.00 X

io3BTU/h

Sumando la carga térmica debida al montacargas, tenemos finalmente: Qe= 74.00 X lo3 BTU/h Qe = 124.9

+ 50.9 X lo3B T U h

X lo3BTUh

167

Chlculo de la carga tbrmica por infiltracihn DESARROLLO Para efecto de ventilación se hace un cambio de aire al día, equivalente al volumen de aire dentro de la cámara. = 176 316.60 Et3 Volumen total de la cámara - Volumen ocupado por los evaporadores = - 7 15.44 f t 3 - Volumenocupadoporelproducto = - 63610.56 f t 3

Volumendeairedentrodelacámara

=

111990.63

ft3

Para evitar que el producto suba demasiado su temperatura, se planea evacuar esta cantidad de aire en un máximo de 2 horas, es decir a un ritmo de: 933.255 A3/min= 55 995.32 f t 3 / h Si contamos con una temperatura interior de 32 O F y una temperatura exterior de 99 OF, con una humedad relativa del aire exterior del 47% (apéndice A7). Del apéndiceA 2 , obtenemos: = 2.79 BTU/ft3 Factor por cambios de aire

Entonces: Carga por ventilación: (55 995.32 ft3k)(2.79 BTU/ft3)= 156.227 X lo3B T U h

Qin= 156.227 X lo3BTUh

No consideramos la carga térmica por infiltración a través de puertas, porquelamayorpartedeltiempo,laspuertasseencuentrancerradas,a excepciónde la etapainicial y final(llenado y vaciadodelacámara);la cantidad de aire que entra es relativamente poca, comparada con el cambio diario que se hace del aire interior total.

168

=__-

I ”

-

Obtenci6n de la carga tbrmica de los ocupantes

Para llevar a cabo este cálculo consultamos el apéndiceA4, y por medio de la temperaturainterior,obtenemos el calorquedisipaunapersona a esa temperatura. Usando la ecuación(9), tenemos: Qoc = Np(Cd)

Donde:

Np= 1

Cd = 928 BTUh

Y evaluando estas cantidades en la ecuación finalmente obtenemos: Qoc

0.928 X lo3BTUh

169

Cálculo de lacarga tCrmica debida a la radiaci6n solar En este caso notenemosparedesafectadaspor la radiación solar, ya que la cámara se encuentra protegida porun techo, por lo tanto: Qrs =

UA(Text - Tco)

170

CARGA TÉRMICA TOTAL. La carga térmica total, la obtenemos de la ecuación (1):

Qr

= Qpr

+ Qcr + Qem + Qtr + Qu + Qe + Q i n + Qoc + Qrs

Sustituyendo los valores de las cargas particulares en esta ecuación, obtenemos: Qr= 3 642.413 X lo3 BTUk

Agregando un factor de seguridad del lo%, tenemos:

Capacidad del equipo requerido= 4 006.654 X l W BTU/h 4 007 X 103 BTU/h.

-

i

Este valor es el necesario para cada en la planta.

unadelasdos cámaras que se emplearán

I" ':

;; : "

m 5: 2 -A -4

2

171

I

(' .

5.3.4.2. SELECCI~NDELREFRIGERANTE.

En general, un refrigerante es cualquier cuerpo o substancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo color de otro cuerpo o substancia. Con respecto al ciclo de compresión de vapor, el refrigerante es el fluido de trabajodelciclo,elcualalternativamentesevaporiza y secondensa absorbiendo y cediendo calor, respectivamente. Para que un refrigerante sea apropiadoy se le pueda usar en el ciclo de compresión de vapor,debeposeerciertaspropiedadesquímicas,fisicas y termodinámicas quelo hagan seguroy económico durante su uso. Paraobtenerunabuenarefrigeración,desde un puntodevista comercial,todorefrigerantedebereunirenelmayorgradoposiblelas siguientes cualidades: a) Calor latentede evaporación. El número deBTU a obtener en su ebullición hadesermuyelevado, a fin de emplearlamenorcantidadposible de refrigeranteenelprocesodeevaporación,paraobtenerunatemperatura determinada. b)Punto de ebullición.Deberáser lo suficientementebajoparaquesea siempre inferior a la temperatura de los alimentos que se depositen enla cámara de refrigeración para su enfriamiento o su conservación. c)Temperatura y presiones de condensación.Habrán de serbajaspara condensarrápidamente a las presionesdetrabajonormales y a las temperaturas usuales del medio enfriador que se emplee en el condensador (aire o agua). Es el espacio que ocupael d) Volumen específico del refrigerante evaporado. refhgerante en estado de vapor, el cual ha de procurarse sea lo más reducido posible.

e) Temperatura y presión crítica. Todos los refiigerantes tienen un punto en que no condensan, por grande que sea la presión que se les aplique. Esta temperaturasellamapuntocrítico, y lapresióncorrespondiente a dicha temperatura se llama presión crítica 172

Por consiguiente, resulta necesario que dicho punto crítico sea bien alto. En los refiigerantes usados comúnmente, el punto crítico se halla por encima de las temperaturas normales en refrigeración, por lo que se llaman permanentes. f)

Efectosobreelaceitelubricante.Todosloscompresoresrequieren lubrificación,por lo quelanaturalezadelrefiigerante seriamente la del aceite empleado, descomponiéndolo.

no hadeafectar

g) Propiedad de inflamación o explosión. Es muy conveniente que no sean

inflamables ni explosivos. h) Acción sobre los metales. No deben atacar los metales empleados en las diversas piezas de la instalación.

i) Propiedades tóxicas.No deben ser muy tóxicos. j) Facilidaddelocalización de fugas. Es muy interesantequepor SU composición resulten de fácil localización en fügas las que se produzcan en el sistema, ya sea por su olor característico o por su descomposición al entrar en contacto con el aire. - I

Tomandocomobaselasconsideracionesanteriores,hemosdecidido usar AMONÍACO como agente refiigerante, ya que presenta las siguientes características: Es el Único refiigerante füera del grupo de los fluorocarbonos que se usa bastante en la actualidad. Aunque el amoníacoes tóxico, algo inflamable y explosivo bajo ciertas condiciones, sus excelentes propiedades térmicas lo hacen ser un refiigerante ideal para fábricas de hielo, plantas empacadoras, patinaderos, para grandes almacenes de enfriamiento, etc., donde se cuenta con los servicios de personal experimentado y donde su naturaleza tóxica es de poca consecuencia. El amoniaco es el refiigerante que tiene más alto efecto refr-igerante por libra, el cual, a pesar de SU volumen específico alto enla condición de vapor,

173

tieneuna gran capacidadrefiigeranteconrelativamente pequeño del pistón.

un desplazamiento

~1 punto de ebullición del amoníaco a la presión atmosférica estándar es de 28 OF (-22.2 "C).Las presiones en el evaporador y el condensador a las condiciones de tonelada estándar de 5 OF (-15 "C)y 86 OF (30 "C) son 34.27 Win2 abs., (2.37 bar) y 169.2 lb/in2abs., (1 1.67bar)respectivamente,las cuales son moderadas, de tal manera que pueden usarse materiales de peso ligero en la construcción del equipo refiigerante. Sin embargo, la temperatura adiabática en la descarga es relativamente alta, siendo de 210 O F (98.89 O C ) para las condiciones detoneladaestándar,por lo cual es adecuadotener enfriamientoconaguatantoen el cabezalcomoen los cilindros del compresor. Debe también evitarse tener sobrecalentamiento alto enla succión para los sistemas de amoníaco. El amoníaco no es miscible con el aceite y por lo mismo no se diluye en el aceite del cárter del cigtiefial del compresor.Sin embargo, deben hacerse los arreglos necesarios para eliminar el aceite del evaporador y deberá usarse un separador de aceite en el tubo de descarga delos sistemas de amoníaco.

En los sistemas de amoníacopuedenusarsevelasde azufie para detectar fugas, con lo cual se produce un humo blanco denso en la presencia delvapordeamoníaco, o también se puede aplicar una solución de jabón poniéndolaalrededor de las juntas en la tubería, en cuyo caso la fuga se manifestará mediantela aparición de burbujas enla solución. y es el más barato de los El amoníaco esfácil deconseguirse refiigerantes comúnmente empleados. Estos dos hechos, junto con su aceite, estabilidadquímica,afinidadpor el agua y nomiscibilidadconel hacen al amoníaco.ser un refiigerante ideal para ser usado en sistemas muy grandes,donde la toxicidad noes un factorimportante.Debidoa su coeficiente de transferencia de calor relativamentealto y al consecuente mejoramiento de la razón de transferencia de calor, es el amoníaco particularmenteadecuadoparagrandesinstalacionesdeenfriamiento.Al y amoniaco se le usaconcompresoresreciprocantestipoabierto,rotatorios centrífugos.

En el apéndice B 1 ,se presentan algunas propiedades del amoníaco. 174

~.~.~.~.SELECCI~NDEL COMPRESOR TIPOS DE COMPRESORES.

Tres son los tipos de compresores más comúnmente usados en trabajos de refrigeración: (I) reciprocantes, (2) rotatorios y (3) centrífugos. Los tipos reciprocante y rotatorio son compresores de desplazamiento positivo, efectuándose la compresión del vapor por medio de un miembro compresor. En el compresor reciprocante, el miembro compresor es un pistón reciprocante,mientrasqueenelcompresorrotatorioelmiembroque comprimetiene la forma de rodillo,aleta o lóbulo.Porotraparte,el compresor centrífugo no tiene miembro compresor, la compresión del vapor se obtiene principalmente por la acción de la fuerza centrífuga la cual es desarrollada a medidaqueelvapor es giradoporunimpulsor de alta velocidad. Los trestipos de compresorestienenciertasventajasensupropio campodeaplicación.Paracasitodos los casos,eltipo de compresor empleado en cada aplicación específica depende deltamafio, naturaleza de la instalación y del refiigefante usado.

COMPRESORES RECIPROCANTES. El compresor reciprocante es el tipo más usado, siendo utilizado en todos los campos de la refiigeración. Se adapta muy en especial para usarse con refiigerantes que requieran desplazamientos relativamente pequeños y para presiones condensantes relativamente altas. Entre los refiigerantes más usados con los compresores reciprocantes están el refiigerante 12, 22, 500, 502 y 717 (amoníaco). Comoreglageneralpor lo limitadodeláreadelasválvulas,los compresoresreciprocantes no puedenusarseenformaeconómicacon refiigerantes de presión baja los cuales requieren de desplazamiento No obstanteque la mejor volumétrico gande porcapacidadunitaria. aplicación es para sistemas que tengan presiones en el evaporador superiores a una atmósfera, los compresores reciprocantes han sido usados con mucho éxito en instalacionesde temperatura bajay ultrabaja. 175

Se tienen compresores reciprocantes en tamailos que varían desde 1/8 hp (aproximadamente 9OW en la entrada)enunidades domésticas,hasta unidades de 250 hp o más en instalaciones industriales grandes. El hecho de que los compresores reciprocantes puedan fabricarse económicamente en un granrangodetamaños y disefios,considerandoademás sudurabilidad y eficiencia para una gran variedad de condiciones de operación, les hadado extensa popularidad enel campo de la refkigeración. Los compresores reciprocantespueden ser de acción simple o de acción doble. En los compresores de acción simple, la compresión se efectúa enun solo lado del pistón y solo una vez en cada vuelta del cigiiefial, mientras que en los compresores de acción doble la compresión del vapor ocurre alternativamente en ambos lados del pistón, de modo que la compresión se efectúa dosveces por cada vuelta del cigüefial. Por lo general los compresores de simple acción son de tipo encerrado donde elpistón es directamenteimpulsadoporuna biela conectadaal cigüeñal, ambos, biela y cigiiefial están encerrados en la caja del cigiiefial la cual está herméticamente cerrada al exterior, pero abierta al hacer contacto con el rehgerante del sistema,porotraparte, los compresoresde acción doblegeneralmenteusan caja de cigiiefial que estáabierta(ventiladas)al exterior, peroaisladasdelsistemarefrigerante, encuyo caso el pistón es impulsadopor un vástagoconectadoa unacruzeta, la cuala suvez es impulsada por unabiela conectada al cigiiefial. Por su disefio, el compresor de acción doble no es práctico para tamaño pequeño y por lo mismo su uso está limitado para aplicaciones industriales grandes.Aunque el compresorde acción doble es más costoso queelde acción simple resulta sermás fácil su mantenimiento debido a que la caja del cigüeñal no está expuesta al refrigerante del sistema. La principal desventaja delcompresorde acción doble es elempacamiento o selladoalrededordel vástago el cual está sujeto a ambas presiones de succión y descarga, mientras queen el compresor de simple acción, el empacamiento o sellado alrededor del cigüeñal está sujeto sólo a la presión de succión. Esta desventaja es muy seria, porque generalmente es más dificil mantener una presión hermética en el sello alrededor del vástago reciprocante del compresor de acción doble que alrededor del eje rotatorio de un compresor de acción simple.

176

1

.

, ,

Mientras que unos pocos compresores de acción doble e s h actualmenteen servicio enalgunasde las aplicaciones de refrigeración antiguas, actualmente no son muy utilizados en los sistemas de refrigeración. Los compresores reciprocantes simple de acción difieren considerablemente en su diseño de acuerdo al tipo de servicio que desarrollan. Como se estableció con anterioridad éstos pueden clasificarse de acuerdo al tipo,comoabiertos,herméticos o semiherméticos.Mientrasquetodos los compresores reciprocantes que utilizan amoníaco son de tipo abierto, los que o usanrefkigeranteshalocarburosconfkecuenciasondeltipohermético semihermético, sobre todoen los de tamaílo pequefio y mediano. Se han hechonumerosascombinacionesde los siguientesrasgos de diseiio a fin de obtenerla flexibilidad deseada: (1) el número y disposición de loscilindros, (2) tiposdepistones, (3) tipo y disposición de válvulas, (4) velocidades de pistón y manivela, (5) agujero y carrera, (6) tipo de cigüeñal, (7) método de lubricación, etc. COMPRESORES ROTATORIOS.

Los compresoresrotatorio de usocomúnsondetrestiposdedisefio general: (1) pistón rodante, (2) aleta rotatoria, (3)lóbulo helicoidal (tomillo). El tipodepistónrodanteemplea un rodillo de acero cilíndrico el cual gira sobre un eje excéntrico, estando este último montado concéntricamente enun cilindro. Por la excentricidad del eje, el rodillo cilíndrico est4 excéntrico con respecto al cilindro y hace contacto con la pared del cilindro en el punto de mínimo claro. A medidaque gira la flecha, el rodillogiraalrededor de la pareddel cilindro en la direccióndelgirodel eje, manteniendosiempre contacto con la pared del cilindro. Con respecto al eje de la leva, la superficie interior del cilindro gira en dirección opuesta..al giro del eje como si fuese la chumacera del perno de la manivela. Se tiene una aleta colocada en una ranura en la pared del cilindro, la cual está accionada por un resorte que le permite estar todo el tiempo en contacto con el rodillo. La aleta se desliza hacia adentro y hacia afuera de la ranura siguiendo al rodillo a medida que este último gira alrededor de la pared del cilindro. 177

Para cerrar el cilindro, se usan placas en cada uno desus extremos que a la vez sirven de soporte al eje de la leva. Tanto el rodillo como la aleta se extienden a todo10 largo del cilindro, teniéndose solamente el claro de trabajo permitido entre estas partes y las placas de 10s extremos. Las lumbreras de la succión Y la descarga están localizadas en la pared del cilindro cerca de la ranma de la aleta pero en direcciones opuestas. El flujo de vapor a través de ambas ranuras es continuo, excepto cuando el rodillo cubre a una o a la otra lumbrera. La separación de los vapores de la succión y de la descarga están separados en el punto de contacto que se tiene entre la aleta y el rodillo sobre uno de los ladosy entre el rodilloy el cilindro en el otro de los lados. El punto sobre la pared del cilindro que está en contacto con el rodillo cambia continuamente a medida que el rodillo viaja alrededor del cilindro. En un punto determinado durante cada ciclo de compresión el rodillo cubrirá la lumbrera de descarga, tiempo durante el cual sólo se tendrá vapor de baja presión en el cilindro. Los compresores rotatorios tipo paleta emplean una serie de paletas o álabes las cualesestánequidistantesatravésdelaperiferiade un rotor ranurado. El eje del rotor está montado excéntricamente en un cilindro de acero de tal manera que el rotor casi roza con la pared del cilindroen uno de los lados, estando en dicho punto separados sólo por una película de aceite. Exactamente en dirección opuesta se tiene el claro máximo entre el rotor y la pareddelcilindro.Lastapas o placasextremasestáncolocadasenlos extremos del cilindro para sellarloy para soportar al eje del rotor: Las paletas se mueven hacia atrásy hacia adelante radialmente sobrelas ranuras del rotor a medida que éstas siguen el contorno de la pared del cilindro cuando el rotor está girando. Las paletas permanecen firmes contra la pared del cilindro por la acción de la fuerza centrífbga desarrollada por el rotor al estar éste girando. En algunos casos, las paletas están presionadas por un resorte a fin de lograr un sello más positivo contra la pared del cilindro. Elvaporde la succión es pasadohaciaelcilindroatravésdelas lumbreras de la succión en la pared del cilindro y es atrapado entre las paletas rotatorias. El vapor es comprimido por la reducción de volumen que se tiene como resultado de la rotación de las paletas desde el punto de claro máximo con el rotor hasta el punto de claro mínimo con el rotor. El vapor comprimido es descargado del cilindro a través de las lumbreras localizadas en la pared

178

del cilindro cerca del punto de claro mínimo con el rotor. Las lumbreras de descarga están localizadas de tal manera que permiten la descarga del vapor comprimido en el punto deseado durante el proceso de la compresión, siendo ese punto, punto de partida para el diseño del compresor. La operación del compresor a relaciones de compresión por arriba o por abajo del punto de diseño resulta en pérdidas de compresión y aumento en las necesidades de potencia. La práctica limita la relación de compresión a un máximo1 de a 7. Al igual que los pistones de rodamiento, los tipos de paleta rotatorioo compresor rotatorio necesitan también usar una válvula de retención en la tuberíadesucción o dedescargaparaevitarelregresodelgashaciael evaporador pasando por el compresory la tubería de succión cuando termina el ciclo del compresor.

COMPRESORES ROTATORIOS HELICOIDALESO DE TORNILLO. Elcompresorrotatoriohelicoidal o detornillo es un compresorde desplazamientopositivoenelcuallacompresiónseobtieneporel engranamiento de dos rotores ranurados helicoidalmente y colocados dentro de una cubierta cilíndrica equipada con lumbreras adecuadas de entrada y de descarga. El rotor principal que es el motriz consiste en una serie de lóbulos (por lo regular cuatro) a lo largo de la longitud del rotor, el cual se engrana con el rotor impulsado similarmente formado por estrías helicoidales (por lo generalseis).Amedidaquegiran los rotores,elgaseslanzadohaciala abertura de entrada llenándose el espacio entre el lóbulo del rotor motríz y la estría en el rotor impulsado. A medida que los rotores continúan girando, el y sellando el espacio entre gas es movido pasando por la lumbrera de succión los lóbulos.Elgasasíatrapadoentreloslóbulosesmovidoaxial y radialmente, y es comprimido por la reducción directa del volumen a medida que el engranamiento delos lóbulos del compresor reducen progresivamente el espacio ocupado por el gas. Continúa la compresión del gas hasta que el espacio entre los lóbulos se comunica con las lumbreras de descarga en el cilindro y el gas comprimido sale del cilindro a través de dichas lumbreras. De lo anterior, es evidentequeelcompresordetornilloesun compresor de relación de volumenfijo, siendo la relación de volumen fbnción del diseño interno del compresor. Como anteriormente se indicó, las 179

máquinas de valor de relación fija operan con más eficiencia (sin sobrecompresión O baja compresión) cuando la relación de compresión del sistemaesigualalarelacióndecompresióninterna.Debidoaquenoes posible fabricar compresores de tornillo con una relación interna perfecta para cadasistema,hansidoestandarizadasparavariasrelacionesinternas. Los fabricantesespecificandatos,loscualesreflejan las desviacionesdelas relaciones de compresión óptimas y permiten la selección de una relación de volumen interno para una entrada de potencia mínima. Elcontroldelacapacidaddelcompresorselograatravésdeuna válvula corrediza única la cual se localiza en el interior de la carcaza del compresor, debajo de los rotoresy está impulsada por el pistón de un cilindro hidráulicomontadoenelcompresor.Elpistón es impulsadoporaceite lubricante, el cual es alimentado por una bomba de aceite por cualquier lado del pistón, moviéndose así la válvula corrediza y alternando el punto en el viaje del rotor a lo cual empieza la compresión. Esto permite una recirculacióninternadelgas y proporcionaunaregulaciónsuavedela capacidadenmenospasosparacombinarlosrequerimientosdelsistema reduciéndoleshastael10%delacapacidaddediseñoconunareducción aproximadamente proporcional a los requerimientos de potencia. La válvula corrediza también proporciona condición de descarga al empezar, su selección inicial determina la relación de volumen interno, proporcionando así un medio para la optimización de las necesidades de potencia para una aplicación específica.

COMPRESORES CENTRÍFUGOS. El compresor centrífugo consiste esencialmente de una serie de ruedas impulsoras montadas en un eje de acero contenidas dentro de una carcaza de hierrovaciado.Elnúmeroderuedasimpulsorasdependebastantedela magnitudde la cargatermodinámicaqueelcompresordebadesarrollar durante el proceso de la compresión. Es común tener compresores de dos, tres y cuatro ruedas (pasos de compresión). Se podrán usar más ruedas si la carga requeridaasí lo demanda.Enalgunoscasossehanempleadohastadoce ruedas. La rueda impulsora de un compresor centrífugo consiste de dos discos, un disco con maza y otro disco colocado encima del primero, el cual tiene un

180

cierto número de álabes o paletas las que están montadas radialmente. Para resistir los efectos de la corrosión y la erosión, los álabes de los impulsores se construyen de acero inoxidableo de acero de alto carbono con una cubierta de plomo. Los principios de operación deun compresor centrífugo son similaresa los de los ventiladores o bombas centrífugas. El vapor de baja presión y baja velocidad proveniente de la tubería de succión es pasado hacia la cavidad interna u "ojo11 de la rueda impulsora a lo largo de la dirección del eje del rotor. Entrando a la rueda del impulsor el vapores forzado radialmente hacia afuera y entre las álabes del impulsor por la acci6n de la fberza centrífuga desarrollada por la rotación de la rueda y es descargada en la salida de los álabes hacia la carcaza del compresor a velocidad alta habiendo adquirido el vapor un aumento de temperatura y presión. El vapor de alta presión y alta temperatura es descargadoenlaperiferiadelarueday es colectadoen conductos o pasadizosespecialmentediseñadosenelcuerpomismodel compresor, en los cuales se reduce la velocidad del vapor y dirigen a éste hacialaentradadelsiguienteimpulsor, o enelcasodelúltimopaso,lo descargan a una cámara, desde donde el vapor pasa desde la tubería de la descarga, hacia el condensador. Esencialmente los compresores centrífbgos son máquinas de velocidad alta. Las velocidades angulares comúnmente fluctúan entre 3 O00 y 18 O00 r.p.m., en algunos casos específicos se tienen velocidades más elevadas. Por sus altas velocidades angulares, los compresores centrífugos son capaces de manejarvolúmenesmuygrandesdevaporenunidadesrelativamente pequeñas. Aunque son especialmente apropiados para usarse con refrigerante debajapresiónquerequieren un gran desplazamientodelcompresorcon relaciones de compresión moderadas, han sido usados con mucho éxito en todos los rangos de temperatura con refi-igerantes de alta y baja presión.

181

En basela adescripciónanterior,elegimos un compresortipo reciprocante, ya que la experiencia indica que han sido usados con mucho éxito en sistemas con presiones en el evaporador superiores a una atmósfera y en instalaciones de temperatura baja. Además su fabricación es económica y existe en un amplio rango de tamaños y diseños,sondurablesyeficientespara una granvariedadde condiciones de operación.

CALCULOS PARA LA SELECCI~NDEL COMPRESOR Enel siguientediagramasemuestraelcomportamientoteóricoque tendráelcicloderefrigeración,yenelapéndice B2 semuestranlas propiedades para el amoníaco en sus diferentes estados fisicos.

182

Lacantidadnecesariadeamoníacoquesetienequeevaporarpara obtener una capacidad de refiigeración de: 4 007X103BTU/h

Efecto

refrigerante= 618.9 BTU/lb - 155.2 BTU/lb= 463.7 BTU/lb.

Cantidad de amoníaco a ser evaporado : (4 007 X 1 O3 BTU/h) / (463.7 BTU/b) = 8 641.36 lb/h.

Ya que una libra de amoníaco tiene una capacidad de refrigeración de 463.7 BTUAb, para nuestro caso, el volumen de refrigerante evaporado que debe ser comprimido durante una horaes aproximadamente de: (8 641.36 lb/h)(5.443ft3/lb)= 47 034.92jPh Donde: 5.443 es el volumen específico del vapor de succión (apéndice B2). Así estevalorpermitedeterminarladimensióndelcompresor.Paraello recurrimosaunaempresadeprestigioafindeconocerlosequipos más económicos y eficientes, y así nos decidimos por el compresor marca: VILTER 44OVMC.

Este tipo de comprésor viene en varias presentaciones, desde 20 hp hasta 250 hp, con 2,4,6,8,12y 16 cilindros,y con un rango de operación de 1 150 hasta 1 750 r.p.m. De todasestasvarianteselcompresorquelograsatisfacernuestras necesidades presenta las siguientes características:

184

Número de cilindros: 16. Velocidad de operación: 1 200 r.p.m. Diámetro interno del cilindro:4.5 pulgadas. Longitud de la carrera: 3.5 pulgadas. Eficiencia volumétrica: 90% Eficiencia de compresión: 85% Eficiencia mecánica: 85% Potencia: 250 hp. Este compresor se eligió al determinar su capacidad de compresión de la siguiente manera: Desplazamiento del pistón:

Vp = (O. 7854)(0'(L)(N)(n)) ) / 1 728 Donde: D = Diámetro interno del cilindroen pulgadas = 4.5 in. L = Longitud dela carrera en pulgadas= 3.5 in. N = Revoluciones por minuto delcigiiefial= 1 200 r.p.m. n = Número de cilindros = 16. Lo que resulta:

Vp = 618.5ft3/min. Comotenemosuna será de:

eficiencia volumétricadel 90% el desplazamientoreal

Vpr = Vp X 0.9 = 556. 7ft3/min = 33 399jWh

Lo que satisface muy bien las necesidades de nuestro sistema. Tenemos un flujo de masa de:

m

=

Vpr/v

185

Donde: Vpr = Desplazamiento real del pistón= 556.7 ft3/min. v = volumen específico del vapor de succión = 5.443 ft3/lb. Por lo tanto:

m = ‘102.3 lb/min = 6 136.7 lbh. Con lo cual tenemos una capacidad refrigerante del compresor de:

(102.3 lb/min)(463.7BTUAb) = 47 436.5 BTU’min = 237.2 ton.

=2

846.2 X103BTUh

Donde: 463.7 BTU/lb, es el efectorefrigerante. Esta capacidad refrigerante del compresor es adecuada para nuestros propósitos, por tantola fúerza motriz requerida porel compresor es:

Donde

m = flujo de masa. eq = equivalente calorífico necesario para comprimir una libra de amoniaco líquido. - hdescarga hsucci6n Del apéndice B2, tenemos:

eq = 705.1 BTUAb - 618.9 BTU/lb = 86.2 BTU/lb. Por tanto:

Fuerza motriz = (6 136.7 lbh)(86.2 BTU/lb) = 528 983.5 BTU/h = 207.8 hp. 186

Tomando en cuenta que para este compresor tenemos una eficiencia aproximada de compresión de 85%, y para el motor una eficiencia mecánica aproximada del 85%, tenemos: Fuerza motriz requerida para operarel compresor:

-

207.8 hp / (0.85 X 0.85) = 287.6 hp 288 hp.

Por lo tanto, es así como decidimos disponer de dos motores, para alimentar dos compresores, uno de 250 hp y otro de 40 hp.

Y

187

5.3.4.4. SELECCI~NDEL CONDENSADOR El condensador es una superficie de transferencia de calor. 'El calor del vapor refrigerante caliente pasa a través de las paredes del condensador para su condensación.Comoresultadode su pérdidade calorhaciaelmedio condensante, el vapor refrigerante es primero enfriado hasta su saturación y después condensado hasta su fase de estado líquido. Para la gran mayoría de los casos, el medio condensante empleado es aire o agua o una combinación de ambos. Los condensadores son de tres tipos generales: (1) enfriados con aire, (2) enfriados con agua y (3) evaporativos. Los condensadores enfriados con aire, emplean aire alcomo medio condensante, mientras que los condensadores enfriados con agua, emplean agua para condensar el y enfriadoscon rehgerante. Paraamboscondensadoresenfriadosconaire agua, el calor cedido por el refrigerante condensante aumenta la temperatura del aire o agua usados como medio condensante.

Los condensadoresevaporativosempleantantoairecomoagua. A h cuando se tiene algún aumento en la temperatura del aire que está pasando a través del condensador, la condensación del refrigerante en el condensador se efectúa principalmente porla evaporación del agua rociadao atomizada sobre elcondensador. La funcióndelaire,esaumentar la razóndeevaporación sacando el vapor de agua que resulta del proceso de evaporación. CARGA DEL CONDENSADOR. El calor totalrechazadoen el condensadorincluyetantoelcalor absorbidoen el evaporador,comolaenergíaequivalentedeltrabajo de compresión. Cualquier sobrecalentamiento absorbido por el vapor de succión del aire delos alrededores, también forma parte dela carga del condensador. Algunos fabricantes de compresores publican datos referentes al rechazo total de calor como una parte de las especificaciones del compresor, cuando no se dispone de estos datosla carga del condensador puede estimarse multiplicando la capacidad del compresor porel factor apropiado obtenido del apéndice C1 , o sea: 188

”

Carga del condensador= (Capacidad del compresor) X (Factor de rechazo de calor) Para nuestro caso tenemos: Compresor abierto. Temperatura condensante: 1 O0 O F Temperatura de evaporación: 24 O F Capacidad de enfriamiento: 2 846.2 X lo3BTUh Por lo tanto tenemos: Carga del condensador = (2 846.2X 1 O3 BTUh)( l. 188) Carga del condensador = 3 381.3 X lo3BTUh

CONDENSADOR EVAPORATIVO. Ha ganado, el lugar principal como el condensador para refrigeración por amoníaco debido ala cada vez más dificil tarea que se tiene de obtener el agua de pozos o ríos. Recientemente se aplica este condensador de vapor de agua en el freón. El condensador evaporativo h c i o n a de la siguiente manera, se extrae y se rocía en los tubos aguadeunestanquepormediodeunabomba condensadores por los quefluyeaireaunavelocidadaproximadade 3a4 &s. El enfriamiento se realiza por la evaporación del agua. El agua rociada en los tubos de enfriamiento cae en el estanque y es rebombeada por la bomba a las tuberías. En los condensadores evaporativos se tieneunaeconomíade más del 95% de agua comparada comparados con los condensadores de agua fria. Hay condensadores evaporativos con una capacidad de condensación de 100 toneladasderefrigeración. La evaporacióndelaguadeenfriamiento aumenta conforme ala humedad y velocidad del aire de enfriamiento. Cuando la temperatura del bulbo húmedo esbaja o cuando hay poca humedad y sopla viento, la ropa lavada se seca rápido. El concepto que se maneja en este caso es lo mismo. Sin embargo, si la velocidad del aire es demasiado alta, aumenta un granvolumendeaguade la cantidaddeaguarociadaperdiéndose 189

enfriamiento. Si la presión de rocío del agua es demasiado alta, el agua de enhamiento se pulveriza y se h g a con el aire, a este fen6meno se le llama transporte (carry over). El eliminador sirve para evitar la fuga del agua pero no logra hacerlo al 100%. El condensador utiliza el calor latente del vapor que está en función de la humedad del aire; cuando ésta es poca, el aguase evapora bien y al suceder lo contrario, se dificulta la eliminación de calor en el condensador y, como consecuencia, se incrementanla temperatura y la presión de condensación. Es importante que fluya una buena cantidad del aire seco por la superficie de enhamiento por medio del ventilador para activar la evaporación del agua. Cuando se disminuye la cantidad de aire ventilado, se estanca el aire húmedo alrededor del tubo enfriador y se incrementa la temperatura de condensación. Cuando la temperatura del bulbo húmedo del aire es baja, también se reduce la del agua de enfriamiento lay de condensación. En elcondensadorevaporativoel 80% delacantidaddecalor de condensación se transfiere por radiación que al condensarse se convierte en 20% del mismo se transfierealairede calorlatentedeevaporaciónyel ventilación. Cuando la válvula de control de flujo del agua de enfiamiento está regulada, el flujo de refiigerante aumenta en paralelo a la diferewia de la presión de entrada yla de salida. A continuación se muestra un esquema típico deun condensador evaporativo.

190

ELIMINADOR REFRIGERANTE GASEOSO A ALTA PRESI~N

+

+

LÍQUIDO CONDENSADO

VENTILADOR

k

4 r

r CISTERNA

CONDENSADOR EVAPORATIVO

191

BOMBA

Para nuestras condiciones: Carga del condensador: 3 38 1.3X 1O3 BTUh = 28 1.8 toneladas. Temperatura condensante : 100 "F. Temperatura en el evaporador: 24 "F. Temperatura del bulbo húmedo del airelaaentrada : 8 1 "F.

El condensador evaporativo recomendadopor los distribuidores de equipos de refiigeración industrial,es el siguiente: CONDENSADOR EVAPORATIVO MARCARECOLD. MODELO QMS PARA REFRIGERANTE 7 17(AMONÍACO).

I92

5.3.4.5. SELECCI~NDELEVAPORADOR

TIPOS DE EVAPORADORES. Un evaporador es cualquier superficie de transferencia de calor en el calor deun espacio o cual se vaporiza un líquidovolátilparaeliminar productorefrrgerado.Debido a las muchas y diversasaplicaciones de la refrigeración mecánica, los evaporadores se fabrican en una gran variedad de y diseños, y se pueden clasificar de diferentes tipos,formas,tamaños maneras,talescomotipodeconstrucción,métododealimentacióndel líquido,condiciones de operación, métodode circulación de aire, tipode control del refrigerantey por sus aplicaciones.

TIPOSDE CONSTRUCCI~N. Los tres tipos principales de construcción de evaporadores son (I) de tubo descubierto, (2) de superficie de placa y (3) aletados. Los evaporadores de tubo descubierto y superficie de placa algunas veces se les clasifica como evaporadoresdesuperficieprimordial,debido a queparaambostipos la superficiecompleta quedamás o menosen contactocon el refrigerante el vaporizadointerior. Con el evaporadoraletado,lostubosqueconducen refrigeranteconstituyen la superficieprincipal, las aletas en sí notienen refrigerante en su interior y por lo mismo, son superficies secundarias en la de los transferenciadel calor cuya función es recoger calor delaire alrededores y conducirlo hacia los tubos que llevan el refiigerante. Aún cuando los evaporadores de superficie primordial tantolos de tubo descubierto como los de superficie de placa dan servicio satisfactorio para en cualquier rango de una gran variedad de aplicaciones trabajando aplicaciones de temperatura, &os sonmásfi'ecuentementeutilizadosen enfriamiento con líquido y en aplicaciones de enfriamiento con aire donde la temperaturadel espacio es mantenida abajo de 34 O F y la acumulación de escarcha sobre la superficie del evaporador no puede con facilidad evitarse. La acumulación de escarcha en los evaporadores de superficie primordial no afectala capacidad del evaporador ,en la magnitud que afecta a los evaporadores aletados. Además, para casi todos los evaporadores de 193

superficie primordial, en particularlos de tipo de superficie de placa, pueden en forma manual deshielarse fácilmente ya sea por la acción de un cepillo o por raspadura. Esto puede efectuarse sin interrumpir el proceso de refrigeración y sin poner en peligro la calidad del producto refrigerado. MÉTODOS DE ALIMENTACIdN DEL REFRIGERANTE.

Losevaporadorespuedenserclasificadosdeacuerdoalmétodode alimentacióndellíquidocomodeexpansiónseca,inundados, o líquido sobrealimentado.Conelmétododeexpansiónsecalacantidaddelíquido refrigerante alimentado al evaporador esta limitado a la cantidad que pueda ser completamente vaporizado durante el tiempo de llegada hasta el extremo finaldelevaporador,detalmaneraquesólolleguevaporalalíneade succión. La válvula generalmente empleada con este método para el control del flujo de refiigerantees de expansión termostáticao tubo capilar.

Los evaporadores completamente inundados trabajan con refrigerante líquido con lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficieinteriordeltubo y enconsecuencialamayorrazónposible de transferenciadecalor. El evaporadorinundadoesthequipadoconun acumulador o colector de vapor que sirve como receptor de líquido, desde el cual el refrigerante líquidoes circulado por gravedad a través de los circuitos del evaporador. El nivel de líquido en el evaporador se mantiene más bajo o más alto mediante un control de flotadory, el vapor generado porla acción de la ebullición del refrigerante en los tubos se separa del líquido en la parte superior del acumulador de dondees sacado directamente a través dela línea de succión con el gas que se forma como consecuencia de la reducción de presión del refiigerante desde la presión en el condensador hasta la presión que se tieneen el evaporador. Un evaporadorsobrealimentado es aquelen el cual al cantidadde refrigerantelíquidoencirculaciónatravésdelevaporadorocurrecon considerable exceso y que ademáspuede ser vaporizado. El excesodel líquido es separado del vapor en un receptor de baja presión o acumulador y es recirculado hacia el evaporador, mientras que el vapor es extraído por la succión del compresor.

194

EFECTO DE LA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS EN EL SERPENTÍN CON RESPECTO A LA HUMEDAD DEL ESPACIO. La conservación de alimentosy otros productos en condiciones óptimas derefrigeración,dependenoúnicamentedelatemperaturadelespacio refrigerado sino también de la humedad del espacio. Cuando es muy baja la humedad del espacio, se tiene una deshidratación excesiva en productos tales como carnes cortadas, vegetales, productos lácteos, flores, frutas, etc. Por otra parte, cuando la humedad del espacio refrigerado es muy alta, se fortalece el crecimiento de mohos, hongos y bacterias y se propicia la formación de una capa de lama, sobre todo en carnes y en especial en tiempo de invierno. Desde luego que la humedad del espacio no tiene importancia alguna si el producto refrigerado está enbotellas,latas, o algunos otros depósitosapruebade vapor. El factormásimportantequeregula la humedadenelespacio refkigerado es la diferencia de temperatura del evaporador. Mientras menor sea la diferencia de temperatura entre el evaporador y el espacio, mayor será lahumedadrelativaenelespacio. Así mismo,amayordiferenciade temperaturas del evaporador, se tendrá menor humedad relativa en el espacio. Algunos otros factores que influyen en la humedad relativa del espacio, son el movimientodeaire,elsistemadeadministración de tiempos,eltipode sistema de control, la cantidad de superficie de producto expuesto, la razón de infiltración ylas condiciones del aire exterior. Cuando el producto que va a ser refrigerado sea tal que le afecte la humedaddelespacio, debe enestecasoseleccionarseunadiferencia de temperaturasdelevaporadorqueproporcione las condicionesóptimasde humedad al producto.Paraestoscasoselfactormásimportanteparala selección del evaporador es la diferencia de temperaturas del evaporador.En el apéndice C2 se dan valores de diseño de la diferencia de temperatura del evaporador para varias humedades del espacio, tanto para evaporadores de convección natural como para convección forzada.

195

EFECTO DE LA CIRCULACIóN DEL AIRE EN LA CONDICIóN DEL PRODUCTO. La circulacióndelaireenelespaciorefiigeradoesesencialparala transferencia de calor del producto hacia evaporador. el Cuando es inadecuada la circulación de aire, se ve disminuida la capacidad del evaporador, el producto no es enfhado con suficiente rapidez, se fortalece el crecimiento demohos y bacterias, y se formancapasdelamasobreel producto. Por otra parte,una excesiva circulación de airepuede ser detrimente como lo es cuando falta aire. Cuando la circulación del airees muy grande, se aumenta la rapidezdeevaporaciónde la humedaden la superficiedel productocon lo queresultauna excesiva deshidratacióndelproducto. La deshidratación excesiva puederesultar muy costosa tomandoencuentael deteriorode la apariencia,calidad y disminucióndeltiempodevidadel producto.Además la pérdidadepesodebidaalencogimiento es un factor importante que afecta al comerciantey al precio de los productos comestibles. La razóndeseadadecirculacióndeairevaríacon las diferentes aplicaciones y dependesobretodode la humedaddel espacio,deltipode producto y del periodo de tiempo del almacenaje. Con respecto a la condición del producto, es muy importante la acción y la humedad del espacio.Una combinadade la circulacióndelaire el mismo efecto en el productoqueuna circulaciónpobredeairetiene humedad alta,mientrasqueunacirculacióndeaireen exceso, produceel mismo efecto que una baja humedad. En muchos casos es dificil determinar si el deterioro de un producto en particular es causado por la falta de circulación de aire o por condiciones pobres de la humedad. Para casi todos los casos, la condicióndelproducto dependede los efectos combinadosdehumedad y circulación de aire, másquepor el efecto de uno cualquiera de éstos, y se podrh variar cualquiera de estos dos factores, suponiendo que el otro variará en forma separada. Por ejemplo, se pueden usar velocidades más altasque las normalessinperjudicaralproductocuandolahumedaddelespacioes mantenida también a nivel alto.

196

EVAPORADORES DE CONVECCIÓN NATURAL. LOS evaporadoresdeconvecciónnaturalse usan fkecuentementeen aplicaciones donde se desea aire de baja velocidad y deshidratación mínima delproducto.Soninstalacionestípicas las que setienenenrefrigeradores caseros, unidades de exhibición, enfiiadores con pasillo interior y en cuartos grandes de almacenaje. La circulación de aire sobre el serpentín de enfriamiento por convección natural es función del diferencial de temperatura entre el evaporador y el espacio. A mayor diferencia de temperatura, mayor será la razón de circulación de aire. La circulación de aire por convecciónnatural es influida en grande por la forma, tamaiio y localización del evaporador, por el uso de desviadores y por la colocación del producto almacenado en el espaciorefrigerado. Generalmente los mejores serpentines son de poco espesor, extendiéndose a lo largo del enfriadory cubriendo la mayor parte del área del cielo. EVAPORADORES DE CONVECCI~NFORZADA.

Los evaporadoresdeconvecciónforzada,por lo comúnllamadosen refrigeracióncomercial por el nombrede"unidadenfiiadora","unidades o "serpentines sopladores", son esencialmente serpentin ventilador" serpentines de tubo descubierto o de tubo aletado colocados en una carcaza metálica y equipadoscon uno o más ventiladores para proporcionar la circulación del aire. Las unidades grandes se instalan sobre el piso pueden ser trabajadas ya sea como "húmedas" o "secas". Los serpentines "húmedos" son serpentines que están continuamente siendo rociados con salmuera o alguna solucih anticongelante.

197

En nuestro caso, debido a la cantidad de producto a manejar, se usará un evaporador de convección forzada, el cual se requiere para una capacidad el productose totalde 4 007 X lo3 BTU/h. Tomandoencuentaque acomodará en cajas y estas a su vez en tarimas, es importante considerar que la ventilación del producto con aire refi-igerado debe tratar de llegar a todas los rincones de la cámara. Del apéndice A5, vemos que la velocidad de aire ideal que debe llegar a cada una de las naranjas es de 2 km/h, pero si tomamos en cuenta las que se encuentran en el interior de las cajas, con esta velocidad sería insuficiente haceruna circulación del aire adecuada. La empresa a la que y es así como finalmente recummos cuenta con experiencia en este punto, decidimos en conjunto que una velocidad de 12 kmk sería la adecuada para proporcionar una buena circulación del aire. Del apéndice C2, vemos que para una humedad relativa en el rango de 95 a 9 1%, usando convección forzada; con una diferencia de temperatura de 8°F bastaparanuestro caso, yaque la naranjarequieredeunahumedad relativa del 90%. Es así como obtenemos la temperatura del evaporador, ya que como la temperatura de conservaciónes de 32 OF, entonces la temperatura del evaporador es de 24 OF (32 OF - 8 OF). USO DE DATOS DE CAPACIDAD DADOS POR LOS FABRICANTES.

Debidoaque la evaluaciónmatemáticadetodas las variables que intervienenen el rendimientodelevaporador no resultaserpráctico, el rendimientode un evaporadorgeneralmente se obtieneenbaseapruebas realesverificadasen el evaporador.Debidoa las muchasvariablesquese tienenen los usosde la refi-igeración, no hayestándaresindustrialesmuy Por lo tanto el métodopara ampliosparacapacidadesdeevaporadores. determinar capacidades varía algo según el tipo de evaporadory de acuerdo al de fabricante en particular involucrado. Sin embargo, los métodos clasificación no difieren grandemente, junto con los datos de capacidad del evaporador, se tiene instrucciones de cómo usar los datos. La selección de evaporadores a partir de los datosdados por el fabricante, es relativamente simple, una vez que ya han sido definidas las condiciones a las cuales va a trabajar el evaporador.

198

Para nuestro caso requerimos de condiciones:

un evaporador con las siguientes

Evaporador de convección forzada. Velocidad del aire : 12 km/h. Temperatura del serpentín: 24 OF. Capacidad total de refrigeración: 4 007 X

lo3BTU/h.

Con base en estos datos se eligió un evaporador: Marca : RECOLD Modelo : SC- 1500. La capacidad total requerida se obtiene con 10 evaporadores. Cada evaporador cuenta con4 difusores, de 1/2HP cada uno. Se cuenta con sistema de descarche por paro de ciclo con equipo eléctrico (por calefacción eléctrica). Los evaporadores se colocan en la parte superior del interior de cámara. El sistema de descarche se explica a continuación.

199

5.3.4.6. SISTEMA DE DESCARCHE.

Es muycomúnqueunrefrigeradortengaelserpentíncubiertode escarcha, y que al ver está, algunas personas consideren, que está enfriando correctamente. Sin embargo los refrigeradores no se enfrian por la escarcha del serpentín enfriador, ni su capacidad de refrigeración aumenta con dicha escarcha,sinoque esto impidelaoperacióncorrectadelserpentínde enfriamiento. El efecto de que se escarche el tubo de refrigeración tiene el mismo origen que, el queen un día sofocante de verano aparezcan gotas en la superficie deun vaso que contiene agua fría. la del vapor Dentro de la humedad del aire existe una presión igual a del refrigerante, pero en un estado normal del aire la presión del vapor de agua es másbajaque la desaturacióncorrespondientea la temperatura atmosférica. Así noapareceescarcha,sinembargo la temperaturadela superficie del vaso que contiene el agua fría es más baja que la temperatura atmosférica, y así la presión de la humedad llega a su nivel de saturación. Por lo tanto, la humedad del aire se condensa en la superficie del vaso y aparecen lasgotas,aligualque elvapordel refngerante quesecondensaen la superficiedeltubodeenfriamientodelcondensadorconvirtiéndoseen refrigerante líquido. Generalmente,la temperatura de la superficie del tubo de enfriamiento de un rehgerador es menor a O "C, así la humedad del aire que se condensa en la superficie del tubo de enfriamiento se enfria quedando como escarcha. Sin embargo, si aparecen gotas en la superficie del tubo de enfiiamiento significa quela temperatura en la superficie deéste es menor a O "C, prueba quela rehgeración se está realizando. No constituye una amenaza real el que la escarcha esté pegada a la superficie del tubo de enfnamiento como si fuera nieve acumulada en la primavera, pero la escarcha helada en contacto con la superficie de este tubo impide la función de refrigeración como tal. La escarcha no es un buen conductor térmico ya que, cuando se forma ésta en capas gruesas sobre el tubo de enfriamiento se requiere más trabajo para que el calor se transfiera desde el aire del interior del refhgerador al refrigerante que se evapora dentro del serpentín de enfiiamiento. Hay casos en que l a escarcha se queda entre los tubos de enfiiamiento del serpentín conformando un terrón de escarcha. En este caso se perjudica 200

notablemente el efecto de enfriamiento. De suceder esto, no pasa entre los tubosdeenfriamientoelairecalientedelrefrigerador,disminuyendo drásticamenteelefectodeenfriamientodebidoaqueelcalortieneque traspasarunaparedgruesadeescarchaparapoderalcanzareltubode enfiiamiento. En elcasodelserpentínconaletasseimpidebastantela transferencia térmica por la mala ventilación cuando está muy escarchado. Por eso,paraenfriarelinteriordelrefrigeradoreficientemente,se necesita mantener la condición de que no haya capas gruesas de escarcha sobre la superficie del tubo de enfriamiento, ni en la superficie delas aletas, por eso para su eliminación se hace uso de un equipo desescarchador. Mientras la escarcha está formada en capas delgadas puede quitarse con una escoba, lo cual no se puede aplicar a las capas gruesas de la misma que se ponen duras resultandomás dificil eliminarla. El equipodesescarchadorsepuedeclasificaren siguientes:

10s tresgrupos

1.- Por gas caliente. 2.- Por esparcimiento de agua. 3.- Por calefacción eléctrica. El equipo desescarchador por calefacción eléctrica se usa en el difusor, consiste en un calentador eléctrico montado entre los tubos de enfiiamiento. El agua obtenida del descarchamientose va hacia en drenaje, el ventilador se debe parar mientras se esth descongelando y se debe dar tiempo suficiente para que escurra el agua después del deshielo.

201

5.3.4.7. RECIBIDOR DE LÍQUIDO.

En el recibidor de líquido se almacena provisionalmente rehgerante el líquido recién condensado. Este permite quelas variaciones en el volumen de refrigerante en el evaporador no afecten la operación correcta del refrigerador. Su capacidad no se puede definir teóricamente,el recibidor necesita tener las dimensiones suficientes para almacenar la totalidad del refrigerante contenido enelevaporadoryparacubrirlanecesidaddealmacenamientoquese presente en las reparaciones. En el apéndice C3, se muestra un catálogo de diferentescapacidadesderecibidoresenfuncióndelacapacidadtotalde rehgeración de la cámara. Para nuestro caso tenemos: Capacidad total de refrigeración:4 007 X 1O3 B T U h = 334 ton. Equivalentes a: 304.05 Toneladas Japonesas de Refrigeración (TJR). Con lo cual vemos que se requerirán tres recibidores de líquido que tendrán las siguientes características: Marca : Mycom. Refrigerante : Amoníaco. Diámetro exterior : 750 m. Longitud : 3 600 m. A la salida del recibidorse inserta un tubo por el cual se extrae el líquido por la parte inferior. El recibidor dispone además de un "indicador de nivel de líquido"que nos permitesaberlacantidaddelíquidoalmacenadoensu interior. El indicador que se emplea para tal fines del tipo flexión. En ambos extremos de la vertical está colocada una válvula de cierre automático, que actúa en caso de que se rompa el tubo indicador.

202

5.3.4.8.SEPARADORDEACEITE. En el caso del compresor reciprocante es necesario lubricar el cilindro cuando el gas de descarga con partículas de aceite lubricante se introduce al condensador, sobre todo en el caso de uno para amoníaco, la superficie de enfiiarniento se cubre con una película de aceite que reduce el efecto de transferenciatérmica.Por ello serequierelainstalacióndelseparadorde aceite, con el cual se elimina el aceite contenido en el gas de descarga. El separador de aceite hace disminuir la velocidad del gas, a la vez que cambia repentinamente de dirección al flujo del mismo, el hecho de que las gotas de aceite no pueden cambiar de dirección tan fácilmente como el es gas, lo que ocasiona esta separación, esto debido al diferencial de peso específico entre estos dos componentes. El separador de aceite cuenta con una válvula de descarga de aceite en el fondo, por la cual se extrae el aceite acumulado. En el apéndice C4, se muestra una tabla para elegir un separador de aceite para amoniaco, en base a la capacidad total de refrigeración. Para nuestro caso tenemos: Separador de aceite. Marca : Mycom. Diámetro interior : 1 350 m. Longitud : 4 050 m.

203

5.3.4.9. SEPARADORDE LÍQUIDO.

El vapor del refi-igerante se succiona del evaporador al compresor, éste no necesariamente es del tipo saturado secoo sobrecalentado sino hay ocasionesenquesemezclacongotasdelíquido,cuandosesuccionan dichas gotas éstas absorben el calor de su alrededor y se evaporan en el interiordelcilindro,detectándose, ya queenelinteriordelmismose adhiereelairehúmedoqueseconvierteenescarchaalenfriarse, llegándose a una situación tal que se comprime líquido por la abundancia degotas.Lacompresióndellíquido no vieneacompañadapor una disminución en su volumen, hay la posibilidad de que ocurra un accidente, como el de que se rompa el cilindro si se continúa operando el compresor sin tomar ninguna medida correctiva. Para evitareste problema, se instala un separador de líquido en el tubo de succión que conecta la salida del evaporador y la succióndel compresor para que luego de separar las gotas del líquido del vapor en este lugar, sólo el vapor sea succionado por el compresor. En el equipo de refrigeración por amoniaco se debe contar con estesistema sin excepción,enequiposderefrigeraciónporfreónse emplea, generalmente,un intercambiador térmico para cubrir la separación de gotas. A continuación se presenta un modeloestándarmuyusadode separadordelíquido para amoniaco,cuyaestructura es iguala la del separador de aceite con la diferencia de que el separador de aceite para amoniaco cuenta con una lumbrera de retorno de líquido en el fondo, por lo cual el líquido separadose conduce al sistema de retorno de líquido para regresar al recibidorde líquido a alta presióno directamente al evaporador.

SALIDA

t-

U ENCHUFE PARA EXTRACCI~N DE ACEITE.

MODELO DE SEPARADOR DE LÍQUIDOPARA AMONIACO. El cuerpoanchodelseparadordelíquidotienecomofunciónreducir la velocidad del refrigerante en estado gaseoso, con lo cual se precipitan al fondo, por la gravedad, las gotas de líquido que no pueden fluir junto con el vapor. La placa inhibidora sefíalada en la figura con líneas punteadas, bloquean aún las gotas pequeñas del líquido que fluyenjunto con el vapor; este por ser ligero, puede pasar por los agujeros de la placa fácilmente, las gotasdelíquido se separanalgolpearcon la placa cayendoen la parte inferior. El método para la selección de este accesorio es similar al usado para la selección delseparadorde aceite, la marca es la misma y sus dimensiones muy similares,

5.3.5. DISTRIBUCIQN DE LA PLANTA

Definido ya el proceso de producción, y una vez seleccionada la tecnología, asignamos el espacio adecuado para los equipos y diferentes departamentos de la planta. Se tomó en cuenta, que la distribución debe proporcionar condiciones de trabajo aceptables, una operación econbmica, y a la vez mantener condiciones óptimas de seguridad y bienestar para los trabajadores. Tomando en cuenta que los procesos diarios que se realizan en la planta son continuos, se realiza una distribución por producto, en la cual se alinean las actividadesdetrabajoenformasecuencial,paraobtener la máxima utilización de mano de obra y equipo (evitar tiempos muertos). A continuación se muestra el plano final de la distribución de la planta.

Los puntos que ahí se marcan corresponden alo siguiente: A.- Cuarto de mantenimiento. B .- Oficinas (departamento de administracióny ventas).

C.-Baños. D.- Rampa desde donde se deslizan las naranjas lavadashacia la secadora. E.- Pileta de lavado. F.- Zona de descarga.

G.- Camiones dedescarga.Aquíseilustra la maneraenque colocar los camiones para descargarel producto.

sedeberán

H.- Secadora. I.- Contenedor de naranjas lavadas

y secas. Aquí se almacenan

temporalmente mientras son empacadas.

J.- Trailer de embarque. Se ilustra la manera en que colocan los trailers en el embarcadero.

K.- Zona de embarque. Región destinada para embarcarel producto y para maniobras del montacargas, tanto en el llenado como en el vaciado de la cámara. L.- Cuartodemáquinas.Lugardestinadopara colocar el condensador evaporativo, así como el tanque recibidor de líquido y los diferentes accesorios que componenel sistema. M.- Cámara frigorífica. N.- Evaporador. Estos se encuentranmontadosen espacio refrigerado.

0.-Carretera Álamo-Tihuatlan.

la parte superiordel

Las dimensiones de cada uno de los componentes de la planta se indican en el plano, para dar lugar a posibles crecimientos fbturos, consideramos que con terreno de 10 O00 m2,será suficiente para asentar la planta.

..

6E 4,5

rl

45

3

I

M

c

4.5

c

I

I.

I4

i:

c " -

t

6.- ESTUDIO ECONóMICO.

Introducción. Sabiendo de antemano el mercado potencial existente y la tecnología a utilizar, el siguiente paso es hacer el análisis económico para determinar cual es elmontototalde la inversiónqueserequiereparallevaracaboel proyecto. La inversión total inicial estará expresada en términos de los siguientes rubros:

- Costos de producción.

- Costos de administración. - Costos de comercialización. - Inversión total inicial fija y diferida. - Depreciaciones y amortizaciones. - Capital de trabajo.

209

.

"

6.1. COSTOS DE PRODUCCI~N. Los costos de producción estin formados por los siguientes elementos:

Materias primas: Son aquellos materiales que de hecho entran y forman parte del producto terminado. Estos costos incluyen fletes de compra, de almacenamiento y de manejo. Fletes de compra: Son los servicios de transportación dela materia prima a la zona de procesamiento.

Es la que seutilizaparatransformar la materiaprimaen Manodeobra: producto terminado. Se puede indicar que monto su varia casi proporcionalmente con el número de unidades producidas. Materialesindirectos: Estos formanparte auxiliaren la presentacióndel productoterminado,aquí se incluyenenvasesprimarios y secundarios,así como etiquetas. Costode los insumos:Excluyendoporsupuesto los rubrosmencionados anteriormente, todo proceso productivo requiere una serie de insumos para su funcionamiento, estos pueden ser: agua, energía eléctrica, combustibles, etc. Costo de mantenimiento: Este es un servicio que se contabiliza por separado, en virtud de las características que puede presentar. Se puede dar mantenimiento preventivo y correctivo al equipo y a la planta en general. El costo de los materiales y la manode obra que se requieran,secargan directamente a mantenimiento, pues éste puede variar mucho. Para fines de evaluación económica, se considera una cuota fija determinada por la empresa distribuidora.

210

6.2. COSTOS DE ADMINISTRACI~N.

Como SU nombre lo indica, son los costos provenientes de realizar la funcióndeadministracióndelaempresa.Estoscostoscorrespondena los sueldos del director general, de los contadores, auxiliares y secretarias, así como a los gastos de oficina en general. Existenempresasdeciertaenvergaduraquepuedencontarcon direcciones o gerencias de planeación, investigación y desarrollo, selección depersonal,relacionespúblicas,finanzas o deingeniería;loscuales incrementan los costos administrativos.

21 1

6.3. COSTOS DE VENTAS.

En ocasiones el departamento o gerencia de ventas también es llamado de mercadotecnia,enestesentido,ventas o vender nosignificasólohacer llegar el productoalintermediario o consumidor,sinoqueimplica una actividad mucho más amplia. la La mercadotecnia puedeabarcarentreotrasmuchasactividades, investigación y desarrollodenuevosmercados o denuevosproductos, adaptadosa los gustos y necesidadesde los consumidores; el estudio de la estratificación del mercado, las cuotas y el porcentaje de participación de la competenciaenelmercado, la adecuaciónde la publicidadquerealizala empresa, la tendencia de las ventas, etc.

Como se observa, un departamento de mercadotecnia puede constar no sólo delgerente,unasecretaria,vendedores y choferes;sinotambién de personal altamente capacitado especializado, y cuya función no es precisamentevender. La magnituddel costo deventasdependerátantodel tamañode la empresa como del tipo de actividades que los promotoresdel proyecto requieran quese desarrolle este departamento.

212

6.4. INVERSI~NTOTAL FIJA Y DIFERIDA. La inversión inicial comprende la adquisición de todos los activos fijos y diferidosparainicial las operacionesdelaempresa,conexcepcióndel capital de trabajo. Se entiende por activo fijo, los bienes propiedad de la empresa, tales comoterrenos,edificios,maquinariayequipo,mobiliario,vehículode transporte, herramientas y otros. Se llama fijo porque la empresa no puede desprendersefácilmentede é1, sinqueconelloocasioneproblemasa sus actividades productivas. Seentiendeporactivodiferido,atodoslosbienespropiedaddela empresanecesariospara su funcionamiento y queincluyenpatentesde invención,marcas,diseñoscomerciales o industriales,asistenciatécnica transferenciadetecnología,gastosdeinstalación y puestaenmarcha, contratos de servicios (teléfonos, agua, corriente eléctrica servicios y notariales), estudios de capacitación del personal, etc.

213

o

6.5. DEPRECIACIONES Y AMORTIZACIONES. El término depreciación tiene exactamente la misma connotación que amortización, pero el primero sólo se aplica al activo fijo, ya que con el uso eneltiempoestosvalenmenos, es decir,sedeprecian.Encambiola amortización sólo se aplica a los activos diferidos, ya que por ejemplo, si se ha comprado una marca comercial, ésta con el uso del tiempo no baja de precio, es decir no se deprecia; por lo que el término amortización significa, que el cargo anual que se hace es para recuperar la inversión. Cualquier empresa que este en funcionamiento para hacer los cargos de depreciación y amortización correspondientes, deberá basarse en la ley del impuesto sobre la renta(I.S.R.).

214

6.6. CAPITAL DE TRABAJO. Desdeelpuntodevistacontable,estecapitalsedefinecomola diferenciaaritméticaentreelactivocirculante y elpasivocirculante.Está representado por el capital adicional ( distinto en la inversión de activo fijoy diferido ) con que hay que contar para que empiece a fbncionar la empresa, la primera producción antes de recibir ingresos. esto es, hay que financiar Entonces debe comprarse materia prima, pagar la mano de obra directa que la transforme, otorgar créditoen las primeras ventasy contar con cierta cantidad de efectivo para sufragarlos gastos diarios de la empresa. Todo esto constituye al activo circulante, aunque el capital de trabajo es también una inversión inicial, tiene una diferencia fbndamental con respecto a la inversión en activo fijo y diferido, y tal diferencia radica en su naturaleza circulante.

215

6.7. INGRESOS POR VENTAS.

Los ingresos por ventas constituyen las percepciones que se obtienen al vender el producto a los clientes, los cuales normalmente se rigen por la ley de la oferta y la demanda.

216

6.8. DETERMINACIóN DE LOS COSTOS TOTALES INHERENTES MARCHA DELPROYECTO. ALAPUESTAEN Para determinar el monto de los costos, así como de los ingresos por ventasapreciosreales,efectuamosunestudiodecampoenlacentralde abasto del D.F., y encontramos que los precios de la naranja continuaban con su tendencia alcista , ya que el precio actual real oscila entre 2 O00 y 2 500 pesos la tonelada. Por otro lado, los precios al productor en Veracruz, se mantenían en 200 pesos la tonelada para el mes de mayo (mes de compra de la materia prima). Esto se debe a que las repercusiones de la crisis económica aún no dejan de causar estragos en las personas más desprotegidas. No obstante, el Banco de México pronostica que la crisis se abatirá paulatinamente,lo cual lo reflejamos en las proyecciones realizadas en el estudio económico.

DETERMINACI~NDE LOS COSTOS DE PRODUCCI~N. Los costos de producción están constituidos por los siguientes rubros: 1.-Materias primas. 2.- Fletes de compra. 3.- Mano de obra directa. 4.- Costos de los insumos. 5.- Costos de mantenimiento.

1.- El costo de la materia prima.

El costo delamateriaprimapara el proyecto, lo calcularemos basándonosenlainformaciónrecabadaen la zonadeproducción,como habíamos visto en el análisis del estudio de mercado. Consideramos una adquisición de 1 200 toneladas de naranja a razón de $200 pesos la tonelada, por lo tanto: = (1 200 toneladas) (200 $/tonelada) = Costo de la materia prima = $240 000.00

Costo de la materia prima = $240 000.00

217

2.- Fletes de compra Los costos asociados a los fletes, corresponden a la transportación de la materia prima de la huerta a la planta de almacenamientoy su determinación es como sigue: Costos por fletes de compra= (No. de fletes) (CostoRlete). = (120 fletes) ($200.00/Flete) = $ 2 4 000.00

Costo por fletesde compra = $ 2 4 000.00

218

1

W

3.- La mano de obra est6 conformada por elsiguiente personal:

al Total semanal Salario Personal 25 cortadores 15 lavadores 15 empacadores supervisor 1

Costo total

200 pesos/cortador 150 pesos/lavador 150 pesos/empacador 300 pesos

de los salarios personal: del

20 000.00 9 000.00 9 000.00 1 200.00 39 200.00

El monto por cada rubro corresponde a cuatro semanas (periodo en el cual se almacena la naranja).

219

4.- Costos por materiales directos (embalajes) Los costosporembalajesalcanzanlos $ 5 000.00 pesos,que propiamente la cantidad total pagada por las cajas y tarimas dela planta. Costos por embalajes: $ 5 000.00 pesos.

220

es

5.- L a determinación de los costos de producción vía insumos es como sigue: El costo de la electricidad para la planta se calculó con base en la carga totalrequerida y deacuerdoa las tarifas eléctricas vigentes. Para nuestra planta se contrató la tarifa O.M. ( ordinaria media tensión). Su determinación está dada con base a las diferentes cargas:

Condiciones de suministro: No. de Potencia o I Total I Horas de I KWH. Concepto (KW). día. uso al unidade capacidad S (KW). . 306.336 2 9 186.425 387.764 24 Motor del 2 commesor I I I 7.457 I O.040 24.56 1 24.56 Luminarias 614 interiores 10.0 20 10.500 10 Sistema de descarche 2 7.457 3.7285 Motor del 178.968 24 condensador Motor del 80 evaporador ' Iluminación 10 nocturna Ventilador0.74571 0.7457 0.7457 de secadora Motor de la0.74571 0.7457 0.7457 banda de secado 464.10 KW 273.2 10 KWI Total:

I

I

I

M

M

I

I

~~~~

I

I

I I

I

~

~

Al consumo le agregamos un factor de seguridad del lo%, que representaría el uso de electricidad en el taller, oficina y equipo auxiliar del sistema de refrigeración, conlo cual tenemos un consumo final de: 11 300.55 KWH 22 1

Hacemos lo mismo para la demanda máxima: 510.51 KW

Como la demanda máximaes menor a 1 O00 KW, contratamos la tarifa O.M. Damosnuevamente un factordeseguridaddel lo%, elcual.serápor imprevistos, como lo pueden ser crecimientos en maquinaria y equipo a corto plazo, conlo cual obtenemos la demanda contratada, que será de: 561.561 KW, que asumimos como565 KW.

Demanda contratada: 561 KW. Losmesesafacturarseránmayo,junio, julio y agosto,elconsumose considerará constante suponiéndolo máximo (todos los equipos encendidos). La tarifa eléctrica que se aplicará será la vigente, aparecida en el diario oficial delafederaciónel 18 de diciembrede 1995, la cualhaceincrementos mensuales del 1.2% a excepción del mes de abril de 1996, en que se tuvo un incremento del 6%. Suponemos que no tenemos cargo por bajo factor de potencia, ni cargo por mediciónenbajatensión.Paramantenimiento y ajustesporvariaciónal precio de combustibles, asignamos el valor constante $de100.00. Año: 1997.

MAYO: Consumo: (1 1 300.55 KWH / 3 1)(0.19144 $/KWH) = $ 69.79 Demanda: (5 10.5 1 KW)(32.579 $KW) = $ 16 631.91 otros: =$ 100.00 I.V.A. (1 3.7%) 301.83 =$ 2 Total = $ 19 103.53 JUNIO: Consumo: (1 1 300.55 KWH / 30)(0.19374 $/KWH)= $ 72.98 Demanda: (5 10.5 1 KW)(32.970 $/KW) = $ 16 831.51 otros: =$ 100.00 I.V.A. 329.62 =$ 2 Total = $ 1 9 334.12

222

-

I

JULIO: 71.47 Consumo: 1 3OO.55 KWI3 / 31)(0.19606 $/KWH) = $ Demanda: (5 10.5 KW)(33.366 1 $KW) = $ 17 033.68 otros: =$ 100.00 I.V.A. 1 357.1 =$ 2 Total = $ 1 9 562.26 AGOSTO: Consumo:(11300.55 KWH / 30)(0.19841 $/KWH) = $ 72.33 Demanda: (5 10.5KW)(33.766 1 $/KW) = $ 17 237.88 otros: =$ 100.00 385.20 =$ 2 I.V.A. Total = $ 19 795.41 Por lo tanto el costo en energía eléctrica durante 1997, será la suma de cuatro meses anteriores, en que se utilizó la planta,lodecual resulta: $77 795.32

223

los

6.- Para proporcionar mantenimiento tanto a las instalaciones, como al equipo, determinamos el siguiente cargo: El mantenimiento preventivo que se planea llevar a cabo en los equipos se hace con base en los manuales de mantenimiento del fabricante. El mantenimiento lo proporcionará la distribuidora del equipo a un costo total estimado de $ 5 000.00 por año, que representa aproximadamente el 2% del costodelequipo.Enelcasodelmantenimientocorrectivosucostose determinará de acuerdo con el servicio efectuado por la distribuidora. Para fines prácticos, consideramos sólo el mantenimiento preventivo.

Costo por mantenimiento:$ 5 000.00

224

al

RECOPILACIóN DE LOS COSTOS TOTALES DEPRODUCCIóN

Costo Concepto 240 000.00 24 000.00 39 200.00 5 000.00 77 795.32

Materia prima Fletes de compra Mano de obra Materiales directos (envase) Insumos Mantenimiento

5 000.00

Costos totales de producción:

$390 995.32

COSTOS DE VENTAS Son los costosrepresentadosporlosfletesquesecontrataránpara transportar la mercancía de la plantaa la central de abasto del D.F., así como el pago al asistente de ventas.

GASTOS DE VENTAS Concepto

40 fletes Asistente de ventas

costo (en pesos)

1 500.00 $/flete 150.00 $/viaje

Costo total de ventas:

Costo total anual (en pesos) 60 000.00 6 000.00 $66 000.00

225

o

INVERSI~NTOTAL FIJA Y DIFERIDA.

Concepto Terreno incluyendo civil Obra materiales Maquinariayequipoincluyefleteeinstalación4148 Mobiliario y equipo auxiliar oficina de100

10 000.00 3 O00 000.00 000.00 000.00

Inversión total fija y diferida:

7 258 000.00

DETERMINACI~NDE LA DEPRECIACI~N.

Los cargos anuales por depreciación y amortización los sonsiguientes: Concepto

Depreciación anual

Inversión Tasa inicial anual

Maquinariay 4 148 000.00 equipo Mobiliario y 100 000.00 equipo auxiliar Total

5% 10%

1 2 3 4 165 920 165 920 165 929 165 929 1 10000

2 10000

3 10000

1 2 3 175920 175920 175920 175920

226

4 10000 4

1

DETERMINACIóN DE LOS COSTOS DE ADMINISTRACIÓN Se refiere específicamente a los sueldos del personal que tendrá a su cargo la administración de la planta, gastos de oficina, papeleríay tramites legales. La presente tabla desglosa dichos gastos: GASTOS DE ADMINISTRACIóN. Concepto

Sueldo base mensual (en pesos)

Costo total anual (en pesos)

4 000.00 2 000.00 1 000.00 500.00

20 000.00 8 000.00 4 000.00 2 000.00

1 Gerente general 1 Contador 1 Secretaria Gastos diversos

Costos totales de administración:

$ 3 4 000.00

CAPITAL DE TRABAJO Es el capital de trabajo con que debemos contar para que empiece a funcionarlaempresa, esto es,contarconciertacantidaddedineropara afrontar los gastos diarios de la empresa así como también poder responder en caso de ciertos imprevistos de desembolso de efectivo inherente a la empresa. Asíquenuestrofondomonetarioestarádisefiadocomo se muestraenel siguiente bosquejo:

CONSTITUCI~NDEL CAPITAL DE TRABAJO. Caja Bancos

Capital total de trabajo:

5 000.00 500 000.00

$505 000.00

227

INVERSI~NGLOBAL ESTIMADA PARALA CONSTRUCCI~NY PUESTA EN MARCHA DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA. Costos de producción Costos de administración Costos de comercialización Inversión total fijay diferida

$ 390995.32 $ 34 000.00 $ 66 000.00

$ 7 758 000.00 S 7 748 995.32

. I

Inversion total

INGRESOS POR VENTAS

Los ingresos por ventas los determinamos con base a un estudio de camporealizado con losbodeguerosdelacentraldeabastodel D.F., combinando también los resultados obtenidos en el estudio de mercado, esto con el fin de ajustarnos en los más posible a la realidad. VENTAS PARA EL PRIMER AÑO DE TRABAJO (1997). Pronóstico de ventas: Precio de venta: Ingresos por ventas:

1 200 toneladas.

2 500.00 pesos/tonelada $ 3 O00 000.00 pesos $

Asumimos que utilizaremos la planta a su capacidad máxima.

POSICIÓN FINANCIERA DE LA EMPRESA AL FINAL DEL PRIMER AÑO. ESTADO DE RESULTADOS PARA EL AÑO DE 1997. (Cifras expresadas en pesos) netas: Ventas excepto Costos depreciación Depreciación Utilidades antes impuestos de

3 O00 000.00 995.32 490 175 920.00 2 333 084.68

816 579.64 1 516 505.04 175 920.00

Impuestos (35%) Ingreso neto (I.N.) Más depreciación Flujonetodeefectivo(I.N.

+ Dep.)

1 692425.04

Se observa que el flujo neto de efectivo después de impuestos es de $ 1 692 425.04, lo cual es altamente atractivo.

7.- EVALUACI~N ECON~MICA.

El estudio de la evaluación económica es la parte final del análisis de factibilidad del proyecto, una vez aprobado el estudio de mercado, kl estudio técnicoasícomoelanálisiseconómico,sedemostraráquelainversión propuesta será económicamente rentable. Estaúltimaetapaesenesenciallamáscrucialyaqueademásde recopilar toda la información relativa a costos durante la puesta en marcha de la planta es importante tomar un horizonte de tiempo, ya que el comportamiento de los precios, disponibilidad de insumos, evolución de la demanday los cambiosenlapolíticaeconómicadelgobiernofederal, cambian con respecto al tiempoy esto afecta directamente el comportamiento de la empresa.

230

7.1. SELECCIóN DE UNA MÍNIMA TASA ATRACTIVADE RENDIMIENTO. La mínima tasa atractiva de rendimiento( i ), que se va a usar al juzgar lo atractivo de las inversiones que se proponen, porlo general es asunto de un procedimiento minucioso, que debe ser determinado por la alta gerencia de una organización,y las bases para fijarlas son muy variadas. Esta tasa debe de fijarse después de una cuidadosa consideración de todos los factores que influyen en el proyecto. La decisión de la i que deba usarseenelprocesodetomadedecisionesentodoslosnivelesayudaa asegurar que todas las iniciativas estén basadas en el mismo criterio primario y se haga el mejor uso de los recursos disponibles. Las principales técnicas de evaluación de proyectos de inversión que nos permitirán aceptaro rechazar el proyecto sonlas siguientes:

1 .-La tasa interna de rendimiento evalúa las propuestas de inversión mediante la aplicación de la tasa de rendimiento sobre un activo, la cual se calcula encontrando la tasa de descuento que iguala el valor presente de los flujos futuros de entrada de efectivo al costo de la inversión.

años que se requieren para que se recupere la inversión original. Fue el primer método formal utilizado para evaluar los proyectos de capital. 2.- El periodo de recuperación se define como el número esperado de

El proceso consiste ensumar los flujos fbturos de efectivo de cadaaño, hastaque el costo inicialdelproyectoquedeenteramentecubierto.La cantidad total de tiempo que se requiere para recuperar el monto original invertido, incluyendo la fracción de un año en caso de que exista, constituye el periodo de recuperación de la inversión.

23 1

7.2. EVALUACIóN ECONóMICADEL PROYECTO. Paraefectuarlaevaluacióneconómicadelproyecto,proyectamosa futuro tanto nuestros costos operativos, como nuestros ingresos por ventas a una inflación equivalente al a dictaminada porel Banco de México. Con este argumento y con las cifras del estado de resultados de la sección el periodo 1997anterior,bosquejamoselsiguienteflujodeefectivopara 2001.

1

FLUJO DE EFECTIVO DEL PROYECTO. (Cifras expresadas en pesos).

+ Ingresos (Costos) (Ventas)

4

1

3 O00 O00 2 964O00 2 929 499 2 896 513 2 864 767

Egresos

Depreciación I.S.R. (35%)

- 490 995

- 175 920

- 485 103 - 479 456 - 474 057

- 175 920

- 468 861

. AñO

O 1 2 3 4 5

- 175 920 - 175 920 - 175 920

- 816 579 - 806 041 - 795 943

- 786 287

- 776 995

Flujo Neto de Efectivo (Ingreso Neto+ Depreciación)

- 7 748 995 1 692425 1 672 855 1 654 099 1 636 168 1 618 910

232

Ingreso Neto. 1 516 505 1 496 935 1 478 179 1 460 248 1 442 990

Cálculo de la rentabilidad económica (TIR).

Con base en elflujo de efectivo y con la fórmula de la TIR, procedemos a calcular la rentabilidad económica del proyecto: Ecuación general para la obtención de la Tasa Interna de Rendimiento (TIR): P = A ( ( (l+i) -1 ) / i(l+i) ) + VS / (l+i) Donde: P = Inversión. A = Flujo neto de efectivo anual. i = TIR. VS = Valor de salvamento.

se reduce a: Para nuestro caso esta ecuación P = FNE1 / (l+i) FNE4/(l+i)

+ +

+ FNE3 / (l+i)

FNE2 / (l+i) FNES / (l+i)

+

Donde: FNE = Flujo neto de efectivo.

Sustituyendo valores por prueba yenor, en esta ecuacibn encontramos que la y que satisface la ecuación es de O. 14 Por lo tanto, la TIR es de 14 YO

233

ANÁLISIS PARA EL PERIODO DE INVERSI~NDEL PROYECTO. O 1 2 3 4 5

RECUPERACIóN DE LA

Flujo NetodeF.fectivoFlujoNetode 995748 - 7 425 1 692 1 672 855 099 1 654 1 636 168 910 1 618

Ubtivo acumulah - 7 748 995 - 6 056 570 - 4 383 715 - 2 729 616 - 1 093 448 + 525 462

Con esta información vemos que el periodo de recuperación de la inversión (P.R.I.)es: P.R.I. = 4 años + (525 462 / 1 618 910) años = 4.3 años.

Porlotanto,elperiododerecuperacióndelainversión medio aproximadamente.

234

. -. .

es cuatro años y

8.- COMENTARIOS FINALES.

Como lo demuestran los indices financieros obtenidos, el proyecto es definitivamente rentable. Además es importante observar que el periodo de utilización de la planta es de tan sólo cuatro meses al año. Esto nos permite utilizar la planta paraotros productos alternos, comolo pueden ser el plátano, mango, jitomate, etc.,lavariedadseleccionadaparasualmacenamiento deberáprimeroquenadaestarrespaldadaporunestudiodemercado y económico que demuestre su rentabilidad. En un país de grandes carencias alimenticiascomoelnuestro,intuimosque la diversidaddeproductos alimenticios que se pueden almacenar es muy vasta. El estudiodemercadorealizado,revelagrandesexpectativasde comercialización a corto plazo, lo cual invita a crecimientos futuros a corto plazo de la planta. Actualmente el país esta dejando atrás las etapas dificiles de la reciente crisis econ6mica y se encamina por una vía de recuperación; al iniciodeestetrabajoconsiderábamoscomodescabelladas las propuestas gubernamentales de recuperación, pero con todo y eso se está logrando, en los ,'" T, , últimos meses se ha observado un adecuado control de la inflación, se ha renegociadoladeuday las finanzaspúblicascomienzan a sanearse, como lo 2E 3i demuestran los principales indicadores económicos. 2 g, t,

h..

s . ,

;,

Alertamos que no es bueno caer en una gran confianza económica, pero ennuestrocaso,manejamosproductosperecederos,por ello aseguramosque presente el proyecto es viable y por lo tanto financiable.

'.frj

Tn

I

; 3"

m.

APÉNDICE

a

TABLAS COMPLEMENTARIAS.

TABLA A-l. Calor equivalente de motores eléctricos.

Motor

H.P.

Carga conectada en espacio refrigerado

(BrnP-h) 4 250 1/8 a 1/2 1/2 a 3 3 700 3 a 20 2 950 De ASHRAE Data Book.

Carga conectada PCrdidas exteriore .

por motor (Btu/hp-h) 2 545 2 545 2 545

236

al exterior (Btu/hp-h) 1 700 1 150 400

TABLA A-2. Btu por pie cúbico de aire eliminado en enfriamiento para condiciones de almacenaje arriba de 30 OF.

Temperatura del aire ala entrada O F. Temp. cuarto

85 " " " " " " " " "

90 1

"_

" " " " " " " " "

almacén Humedad relativa aire del interior OF70 60 5060 50 60 50 50 70 60 65 1.95 1.58 1.54 1.24 1.44 1.17 0.93 1.12 0.85 0.65 2.15 1.78 1.74 1.44 1.64 1.37 1.13 1.26 1.03 0.85 60 55 2.44 2.06 2.01 1.72 1.93 1.66 1.41 1.57 1.34 1.12 50 2.65 2.28 2.22 1.93 2.15 1.87 1.62 1.78 1.54 1.32 45 2.85 2.47 2.42 2.12 2.34 2.06 1.80 1.97 1.73 1.50 3.06 2.67 2.62 2.31 2.54 2.26 2.00 2.16 1.92 1.69 40 35 3.24 2.85 2.79 2.49 2.72 2.43 2.17 2.34 2.09 1.86 2.95 2.94 2.64 2.82 2.53 2.26 2.49 2.24 2.00 30 Refi-igeration Engineering Data Book.

95

O0

%.

3.35

237

.

"_

~

..

TABLA A-2. (Continuación).

Btupor pie cúbico eliminadoenenfriamiento almacenaje abajo de30 OF.

para condicionesde

Temperatura delaire a la entradaO F 40

Temp. cuarto """"-"" almacén Humedad relativa del aire entrada, de O F 70 80 70 80 50 60 0.24 0.29 0.58 0.66 1.69 1.87 30 3.35 0.41 0.45 0.75 0.83 1.86 2.05 2.44 2.71 3.14 25 3.54 0.56 0.61 0.91 0.99 2.04 2.22 2.62 2.90 3.33 20 3.73 0.71 0.75 1.06 1.14 2.20 2.39 2.80 3.07 3.51 15 3.92 0.85 0.89 1.19 1.27 2.38 2.52 2.93 3.20 10 4.04 0.98 1.03 1.34 1.42 2.51 2.71 3.12 3.40 3.84 5 4.27 1.12 1.17 1.48 1.56 2.68 2.86 3.28 3.56 4.01 O 4.43 1.23 1.28 1.59 1.67 2.79 2.98 3.41 -5 4.57 1.35 1.41 1.73 1.81 2.93 3.13 3.56 3.85 -10 4.74 1.50 1.53 1.85 1.93 3.05 3.25 3.67 3.96 4.42 -15 4.86 1.63 1.68 2.01 2.09 3.24 3.44 3.88 4.18 4.66 -20 5.10 1.77 1.80 2.12 2.21 3.38 3.56 4.00 4.30 4.78 -25 5.2 1 1.90 1.95 2.29 2.38 3.55 3.76 4.21 4.51 -3O 5.44 Refhgeration Engineering Data Book.

""_

" " " " " "

238

O0

"""""50 2.26 2.53 2.95

" " " " " "

%. 60

50

3.64

3.69

4.15 4.31

5.00

60

TABLAA-3. Cambios de aire promedio por 24 horas paracuartos de almacenaje arriba de 32 O F , debido a apertura de puertas. (No se aplica a cuartos que tienen ductos de ventilación o rejillas) de Cambios Volumen porcúbicos. airepies

de Cambios Volumen porcúbicos. aire pies

24 hr. 38.0 34.5 29.5 26.0 23.0 20.0

250 300 400 500 600 800 de Cambios Volumen porcúbicos. airepies

24 hr. 6.5 5.5 4.9 3.9 3.5 3 .O

6 O00 8 O00 10 O00 15 O00 20 O00 25 O00

1 O00 1 500 2 O00 3 O00 4 O00 5 O00

de Cambios Volumen porcúbicos. aire pies 30 O00 40 O00 50 O00 75 O00 100 O00

24 hr. 17.5 14.0 12.0 9.5 8.2 7.2

24 hr. 2.7 2.3 2.0 1.6 1.4

Nota: Para cuartos de almacén con antesala, se reducen los cambios de aire a 50% de los valores dados en la tabla. Para uso de servicio pesado, agregar 50% a los valores dados en la tabla. De ASHRAE Data Book.

239

".

-

- .

-.

TABLA A-3 (Continuación).

Cambios de aire promedio por 24 horas para cuartos de almacenaje abajo de 32 O F , debido a apertura de puertas. (No se aplica a cuartos que tienen ductos de ventilacióno rejillas)

deCambios Volumen pies por cúbicos. aire 250

300 400 500

600 800

Cambios Volumen por cúbicos. airepies 24 hr. 1 O00 29.0 1 500 26.2 2 O00 22.5 2 500 20.0 3 O00 18.0 4 O00 15.3

de Cambios Volumen pies porcúbicos. aire 5 O00 6 O00 8 O00 10 O00 15 O00 20 O00

de Cambios Volumen por aire cúbicos. pies

24 hr. 5.6 5 .O 4.3 O00 3.8 3 .O 2.6

25 O00 30 O00 40 O00 50 75 O00 100 O00

de 24 hr. 13.5 11.0 9.3 8.1 7.4

6.3

24 hr. 2.3 2.1 1.8 1.6 1.3 1.1

Nota: Para cuartos de almacéncon antesala, se reducenlos cambios de airea 50% de los valores dados en la tabla. Para uso de servicio pesado, agregar 50% alos valores dados enla tabla. Para cuartos en plantas que tienen gavetas, doblarlos valores dados en la tabla. De ASHRAE Data Book.

TABLA A-4. Equivalentes de calor por personas dentro delespacio refrigerado.

Calor equivalente/ Persona Btu/hr. 720 840 950 1050 1200 1300 1400

Temperatura enfriador "F. 50 40 30

20 10 O - 10 De ASHRAE Data Book.

24 1

TABLA A-5. Propiedades de la naranja.

CONDICIONES DE DISEÑO DE LA CÁMARA: 32 recomendada: Temperatura temperatura Rango de permitido: 32 recomendada: 85 relativa Humedad Rango humedad de relativa permitido: 85 de rapidez deFactor enhamiento: Velocidad del aire promedio sobre la hta: Velocidaddelairea la salidadelosevaporadores:12

"F. - 34 "F.

Yo.

- 90 %. 0.7 2 Km/h.

m.

CARACTERÍSTICAS.

específico:Calor 0.90 Btu/lb "F. Temperatura estimada después de lavado y secado: 75 "F. respiración: de Calor 0.0 17 Btu/lb-h. 28congelación: Punto de "F.

TABLA A-6. Propiedades de los materiales de construcción de la chmara.

Placa de Colled Rolled: Poliestireno expandido: Ladrillo Común: Loza de concreto:

Piso con4 pulgadas de corcho, sobre losade 2 pulgadas con acabado de 2 pulgadas de concreto:

Aire a 12 Kmk Aire tranquilo

'

k = 350 Btu-idA2h "F. k = 0.22 Btu-in/A2h "F.

k = 5.0 Btu-idA2h "F. k = 12

Btu-idftz h "F.

U = 0.067 Btu-in/ft2h "F.

h = 4.00 Btu/A2h "F. h = 1.65 Btu/ft2h "F.

243

TABLA A-7. Condiciones de Álamo Veracruz.

Temperatura del Bulbo seco: 37

"C = 9 9 ° F .

TemperaturadelBulboHúmedo:27

"C = 81 "F.

Altitud: Humedad 47%. aire: relativa del Temperatura promedio del suelo sombra: 25 la a

"C = 77 "F.

244

f. f 245

.. .., .

-,-,

“.

- ..”.

”

,

“ .

.

-

mica:

llición: de

APÉNDICE B CARACTERÍSTICAS DEL AMONIACO.

TABLA B-l. PROPIEDADES DEL AMONIACO. Designación estándar reíñgerante del ASHRAE: Nombre Fórmula Peso Punto Clasificación de seguridad ASAB9:

717.

.

molecular: - 28.0 OF. Ligeramente inflamable.

TOXICIDAD LETAL O DAÑOS SERIOS: Refrigerante en el aire. Duración de la exposición: % por volumen de aire:

'/z h. 0.5 - 0.6.

Inflamable o explosivo, límites de concentración en el aire:

-

16.0 25.0 YO.

246

....

-

Caracteristicas comparativas del comportamiento de refrigerantes basadas en 5 F de evaparscith y F de condensaci6n

I

--

"

I

744

502

22

115 717 500 12 40 -800. -

764 630 600 114 21

160 631

I1 61 1 610 30 113 1 I30 1I z o

Pr&m

;rg?*,almpo

Clor@ifl~~oromrtano Clorhpintallunmtann Amonlaro

IZtl52a A r c a m p o

Diclomdafiuoromrtano Cbruro d r mrttlo Iwbutano D ~ O . ~ dr O uurm Mctllarnna Bulapo D!cloh:rrrafluornrtano Dtclorofluoromrtano Cloruro dr et11 Etilarnma 1 riclorofluoromtano Formato dc mrtilo ttrr rtlllro Clorum dc rnctilcno

Tnclornnlluoractano 31clomcilrno rr>cloroctllcno

P?I 3

I

I

-

...

"

nrm

661. I

16.5 - 12.4 10.0

2.w 3 .m 3.15 3.36 3.51 3.7b 3 75 4

m

3.8+* 4.94 4.12 4.0s 4.48 4.54 5.63 6.13 5 07 5.42 5.96 5.83 7.40 6.19 7.74

rrfrr

o,.w:., snkenrt

guan

IeI corn

r.

wrt

5K6 M 2 55 S 29.3 173.0 I21 o 45.7

i o .o 2 9 1

4i4 4 606 50.0 m.2 I l l .S 151 4 3M .O 6 43.1 85.4

Pa I!?.!

2-5 D

8 . O" A 4?

I 6 5

247

II I

pmnr -3.".

3.41

2.3s

3.G? 6.W 1.1 1 6 5 4.38 2 YG

lb4 6

53.7 ir4 3 91 .i

542.9 71.2 167 I 1 9 .S GI .S 94 . O

c.,

w.4 4

1.33

151 19.6 80.3 (u.6 40.9

1 .*

26 6

6dJ 0.42l 3.30 4.00

1.7'3

0.w I .56 4.64 2.24 I .45 o 89

66.8 2.99

JF5 .?

8.20 126.3

860

"

I IC1 r