CALCULUL DEPOZITELOR FRIGORIFICE - Determinarea suprafetelor de prelucrare prin frig si pentru depozitare

CALCULUL DEPOZITELOR FRIGORIFICE

Depozitele frigorifice, denumite si frigorifere sau antrepozite frigorifice, sunt spatii racite, destinate pastrarii produselor alimentare.

Depozitele frigorifice pot sa cuprinda mai multe tipuri de spatii racite:

Tunele de refrigerare;

Depozite pentru produse refrigerate;

Tunele de congelare;

Depozite pentru produse congelate.

In imagine, este prezentat interiorul unui depozit frigorific modern, pentru pastrarea produselor refrigerate, in care operatiile de incarcare si descarcare, respectiv cele de aranjare

a marfii, se realizeaza complet mecanizat.

Depozit frigorific modern in care transportul este realizat cu autostivuitoare

O alta solutie foarte moderna pentru transportul produselor in depozitele frigorifice, o reprezinta utilizarea transportoarelor teleghidate, ca in cazul frigoriferului din imagine.

Frigorifer in care se ulizeaza transportoare teleghidate

Cele mai importante etape in dimensionarea unui depozit frigorific sunt urmatoarele:

Determinarea suprafetelor de prelucrare prin frig si pentru depozitare;

Stabilirea unui amplasament performant;

Calculul necesarului de frig;

Calculul termic al ciclului de functionare a instalatiei;

Calculul de proiectare sau alegere din cataloage a aparatelor componente.

1. Determinarea suprafetelor de prelucrare prin frig si pentru depozitare

Capacitatea de depozitare (cantitatea de produse care trebuie pastrate), este unul din parametrii principali de proiectare a unui depozit frigorific.

Acest parametru depinde de natura si dimensiunile produselor, de suprafata spatiilor racite, ca si de inaltimea de stivuire.

Capacitatea camerelor de depozitare se calculeaza in functie de cantitatile maxime de marfuri vehiculate, in conditii de maxima eficienta a operatiilor de distributie a marfurilor.

Suprafata utila necesara a spatiilor de depozitare se determina impartind cantitatea de produse care trebuie pastrate, la incarcarea specifica [kg/m stabilita prin normative si care difera de la un produs la altul.

Suprafata construita a spatiului de depozitare, este cu 20.40% mai mare decat suprafata utila, deoarece se tine seama de faptul ca exista stalpi pentru sustinerea cladirii, culoare si spatii libere intre produse si pereti, necesare circulatiei aerului.

Pentru dimensionarea tunelelor de refrigerare si de congelare se va tine seama de functionarea acestora in sarje, iar suprafetele se vor calcula in functie de cantitatea de produse racite intr-o sarja. Trebuie cunoscuta si luata in considerare durata de prelucrare, care depinde

de natura produselor.

_{Suprafetele utile de incarcare cu produse se calculeaza cu relatia:}

S

ui

^mi _m

^N _i

unde: m_i [kg] este cantitatea de produse pentru spatiul de depozitare i;

N_i [kg/m este norma de incarcare cu produse pe unitatea de suprafata a pardoselei, recomandata de literatura de specialitate.

_{Suprafetele construite ale camerelor de depozitare se calculeaza cu relatia:}

_unde:

^Sdi

b_i

S_ui

m ²

b_i este coeficientul de adaus, care tine seama de suprafetele necesare spatiilor dintre produse, spatiilor dintre produse si pereti, culoarelor pentru circulatia autostivuitoarelor, respectiv de existenta stalpilor de sustinere;

Cateva valori orientative pentru b_i sunt prezentate in continuare:

Pentru tunele de refrigerare avand suprafata utila S_u<80 m b

Pentru tunele de congelare b ;

_{Pentru depozite de refrigerare avand suprafate intre 80.300 m b}

_{Pentru depozite de congelare avand suprafete peste 300 m b}

Daca frigoriferul se va realiza prin amenajarea unei constructii existente, atunci cu ajutorul relatiilor prezentate se vor calcula cantitatile maxime de produse care vor putea fi pastrate in depozit.

2. Stabilirea amplasamentului depozitelor frigorifice

Modul in care sunt amplasate spatiile de depozitare si de prelucrare prin frig, precum

si spatiile anexe, este deosebit de important pentru proiectarea frigoriferului.

Diferentele de temperatura dintre spatiile frigorifice trebuie sa fie minime, in vederea reducerii necesarului de frig, respectiv pentru diminuarea puterii frigorifice a instalatiei de racire aferente.

Dispunerea spatiilor racite impreuna cu culoarele necesare circulatiei produselor, se

va realiza intr-o forma cat mai apropiata de un patrat. Astfel patrunderile de caldura dinspre exterior spre spatiile racite vor fi minime.

Sectiile de prelucrare prin frig a produselor, se vor amplasa avand in vedere cateva aspecte particulare:

Existenta unor trasee cat mai scurte pentru transportul produselor si cu cat mai putine intersectii;

Reducerea gradata a temperaturii dinspre exterior spre centru;

Amplasarea spatiilor cu temperaturile cele mai scazute, spre latura de nord, sau in centrul frigoriferului;

Amplasarea spatiilor cu temperaturile cele mai ridicate (de exemplu sala masililor, birourile sau vestiarele) se va realiza spre latura de sud.

Un exemplu de amplasament pentru un depozit frigorific este prezentat in imagine:

Exemplu de amplasament pentru un frigorifer

Accesul la frigorifer se va asigura prin amplasarea cat mai aproapiata de caile de comunicatii (sosea si cale ferata). Se recomanda ca rampa auto si rampa C.F. sa fie amplasate

pe laturi opuse ale depozitului frigorific, si sa fie acoperite. Copertinele de acoperire vor fi mai late decat rampele cu minim 30cm.

Mecanizarea transportului intern se va asigura printr-un amplasament al frigoriferului astfel incat sa permita manevre usoare si cat mai putine, atat pe orizontala cat si pe verticala.

Culoarele se dimensioneaza in functie de necesitatile tehnologice si de mijloacele de transport utilizate. In cazul stivuirii mecanizate, latimea culoarelor de circulatie este cuprinsa intre 3 5m.

Usile frigorifice ale spatiilor racite se construiesc din lemn sau metal si sunt izolate termic. Constructia usilor trebuie sa prevada o bariera de vapori pe partea exterioara (calda) a usilor, astfel incat sa fie impiedicata umezirea izolatiei. Este util ca toate caturile usilor sa fie prevazute cu rezistente electrice montate in teci de protectie. Astfel este posibila degivrarea usilor si se impiedica blocarea acestora in pozitia inchis prin inghetare, respectiv se elimina situatiile in care datorita depunerilor de gheata usile nu se pot inchide etans.

Instalatiile electrice din cladirea frigoriferului vor fi de tip etans. Pentru a minimiza degajarile de caldura din spatiile frigorifice, se vor utiliza cabluri in manta din pluta sau material plastic. Tablourile de distributie a energiei electrice vor fi de constructie speciala (capsulate) si se recomanda amplasarea intr-o camera speciala, incalzita la minim + C.

Sala masinilor se va incalzi de preferinta cu aer cald, asigurandu-se in sezonul rece temperaturi de minim 16C. Ventilarea acestor sali se realizeaza astfel incat concentratia maxima a vaporilor de amoniac sa nu depaseasca nici in caz de avarie limitele admise. Ventilatoarele trebuie sa poata evacua un volum de aer viciat egal cu volumul salii masinilor,

in 3.5 min.

Evacuarea apei provenite din degivrarea racitoarelor de aer din spatiile frigorifice pentru produse congelate, se va realiza fara amplasarea de sifoane, care sunt interzise in aceste spatii. Tevile de scurgere ale racitoarelor se vor goli direct prin conducte de diametru mare min. 100 mm) pentru a permite evacuarea bucatilor de gheata sau zapada. Daca distantele parcurse de tevile de golire, prin spatii aflate la temperaturi sub 0C sunt mari, atunci aceste tevi se vor prevedea cu sisteme de prevenire a inghetarii, prin incalzire electrica sau cu fluide calde.

3. Determinarea necesarului de frig al depozitelor frigorifice

Pentru determinarea necesarului de frig al frigoriferelor, trebuie cunoscute cateva date

de intrare, dintre care cele mai importante sunt urmatoarele:

Planul si dimensiunile depozitului;

Orientarea cladirii fata de punctele cardinale;

Dimensiunile fiecarui spatiu frigorific in parte;

Temperaturile necesare in fiecare spatiu racit;

Conditiile climatice din zona in care urmeaza sa fie amplasat frigoriferul;

Cantitatea de produse care urmeaza sa fie racite, etc.

Pentru acest calcul se iau in considerare cele mai nefavorabile conditii de lucru:

Temperatura aerului exterior pentru luna cea mai calda a anului;

Incarcarea maxima si simultana a tuturor spatiilor frigorifice;

Camerele frigorifice vecine celei pentru care se efectueaza calculele se considera

ca sunt goale si se afla la temperatura coridoarelor de acces.

Necesarul de frig se determina pe categorii de consumatori, grupati dupa nivelul de temperatura scazuta solicitata. Astfel se pot determina puterile frigorifice corespunzatoare fiecarei temperaturi scazute in parte.

Necesarul de frig, pentru fiecare spatiu racit se calculeaza din bilantul termic pentru

un interval de 24h. Cantitatea totala de caldura care trebuie extrasa Q[kJ/24h], se determina

_{cu relatia:}

unde:

Q=Q +Q +Q +Q

Q este cantitatea de caldura patrunsa din exterior prin izolatii, datorita diferentelor

de temperatura. Se tine seama inclusiv de radiatia solara;

Q este necesarul de frig tehnologic, pentru refrigerarea sau congelarea produselor;

^{Q este necesarul de frig pentru ventilarea camerelor}

^Q₄ ^{este necesarul de frigul pentru acoperirea pierderilor din timpul exploatarii}

datorate deschiderii usilor, prezentei corpurilor de iluminat, a motoarelor, a

_{persoanelor care presteaza diverse activitati in depozite}

^{Q , cantitatea de caldura patrunsa din exterior prin izolatii, datorita diferentelor de}

temperatura si datorita radiatiei solare, se detremina cu relatia:

_n

^Q _a ^k _i ^S_i ^Dt _i ^Dt _r

i

kJ / 2 h

unde:

k_i [W m K] este coeficientul global de transfer termic pentru elementul de constructie

_{i (perete);}

^S_i ^{[m ] este suprafata elementului de constructie i;}

^Dt_i ^{[C] este diferenta de temperatura pe fetele elementului de constructie i;}

Dt_r [C] este cresterea suplimentara a diferentei de temperatura, datorata radiatiei solare.

- pentru pereti exteriori se considera temperatura conventionala de calcul t_ex pentru localitatea in care este amplasat frigoriferul (temperatura medie multianuala in luna cea mai calda a anului).

pentru pereti interiori se considera diferenta dintre temperaturile separate de fiecare perete in parte, cu precizarea ca in cazul peretilor care separa spatii frigorifice, se va considera ca spatiul vecin nu este racit (nu este incarcat cu produse).

_{Influenta radiatiei se ia in considerare numai pentru peretii exteriori si pentru}

plafoanele care reprezinta si acoperisul cladirii:

Dt_r=0C pentru peretii exteriori orientati spre N;

^Dt_r^{=5.10C pentru peretii exteriori orientati spre E, V, SE si SV;}

^Dt_r^{=15C pentru peretii exteriori orientati spre S;}

^Dt_r^{=15.20C pentru plafoane care sunt si acoperis sau terasa.}

Pentru pardoseli asezate pe sol, se poate admite ca temperatura de calcul a solului

(sub pardoseala) are valoarea de 15 C.

Se recomanda ca toate calculele pentru determinarea necesarului de frig al frigoriferelor sa se efectueze tabelar, pentru fiecare spatiu racit si pentru fiecare perete sau element de constructie (plafon, podea) in parte.

La stabilirea valorii Q ca necesar de frig pentru vaporizatoarele racitoare de aer, se

iau in considerare fluxurile de caldura patrunse prin toate cele 6 elemente de constructie

delimitatoare ale fiecarui spatiu frigorific in parte, considerand conditiile de lucru cele mai grele, corespunzatoare situatiei cand nici unul din spatiile invecinate nu sunt racite.

La stabilirea valorii Q₁ ca necesar de frig pentru compresoare (respectiv pentru instalatie) se ia in considerare doar unul dintre fluxurile termice prin suprafetele peretilor care separa doua spatii frigorifice vecine.

Q necesarul de frig tehnologic, se calculeaza in mod asemanator atat pentru refrigerarea cat si pentru congelarea produselor.

_{Pentru refrigerare se utilizeaza relatia:}

_{Q m h}

_{h l}

_{∆m Q}

_{kJ / 2 h}

_{i f}

i

^v

_rc

r

t ^τ _r

_{Pentru congelare se utilizeaza relatia:}

_{Q m h}

_{h l}

∆m

_{kJ / 2 h}

_{i f}