Mi Otro Blog

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jueves, octubre 22, 2015

Dime Calderero

Ahora pondré una nueva especialidad en mi CV: Dígame Calderero.

Así es, se me metió entre ceja y ceja que la nueva sala de extracción de miel tenía que tener una Cámara donde se pudiera entibiar las alzas con miel antes de ingresar a la Sala Limpia, la sala de extracción mismamente. Con dicho procedimiento estoy convencido se puede lograr un notable mayor rinde de los equipos.

Y busqué entre los especialistas y no me fue bien. O eran demasiado prácticos, por no decir chantas o no entendían bien el encargo y terminaban con unas propuestas monstruosas, en valor y potencia.

Me topé un par que lo único que querían eran venderme algún equipo en particular, que por supuesto rompía algún principio de la física.




Entonces me vi obligado a desempolvar mi Master en Ciencias y ponerme el mameluco de calculistas y como dice el dicho "para que quede bien debes hacerlo con tus manos".

Lo primero fue definir el tamaño de dicha Cámara: aquella tal para bodegar un turno de 8 horas de la Sala.

Bien ¿y de qué tamaño es la Sala? . La idea es que pueda "pasar" 100 alzas por hora, osea mínimo 800 alzas por turno y en 15 a 20 días extractar las 12 mil alzas que nos daría una cosecha top de 3 alzas por cada una de las 4000 colmenas. O dicho de otro modo, que la velocidad de extracción supera la velocidad de llenado de las abejas.

A razón de $15.000 de costo de cada alza con cera estirada y dejando de lado el costo de mantenimiento y bodegaje de un set de alzas para 4000 colmenas, tenemos un ahorro mínimo de 60 millones de pesos. O dicho de otro modo, es mejor invertir 60 millones en mejorar el proceso de extracción si ello evita un cuerpo por colmena.

El módulo de trabajo es el palet, uno especial bonito y sanitario (algún día), hoy algo más sencillo pero palet al fin. Un palet para 4 alzas de base y 6 alzas de altura, ergo 24 alzas total, que pesando cerca de 700 kg se puede mover con transpaleta manual.

Dejando un pasillo de 1 metro para transitar por el centro de la Cámara y considerando que el ancho del conjunto Cámara precalentado+Sala Limpia es de 8 metros y 5+10 metros de largo para alojar las maquinas de desoperculado, extracción de miel y centrifugado de opérculos; la superficie de la Cámara debe ser de 35 m2 y así alojar 24 palets de 24 alzas cada uno. En total del orden de 17 toneladas de miel. 840 alzas.


Entonces, una losa radiante de 40 m2 en una pieza de 2,3 metros de alto para calentar 17 toneladas de miel ¿En cuánto tiempo? y ¿de que espesor el aislante de Piso, Muros y Techo para minimizar las perdidas de temperatura?

Si lleno la Cámara en la tarde y pasa toda la noche con una caldera generando 70°C primero y luego 60°C (esperando unos 50°C constantes en el interior del recinto aislado) que una bomba pasa por la losa radiante durante toda la noche, tengo al menos 8 a 10 horas para calentar la miel antes del primer turno.

Luego basta con ir entrando palets a medida que van saliendo para que siempre estén disponibles palets con miel tibia para extractar.

El espesor de los muros y techo no fue difícil de definir en 150 mm, algo más truculento fue calcular el espesor y densidad del aislante para el suelo, bajo la losa radiante. Optamos por los mismos 150 mm de 30 kg/cm2 de densidad.

Arriba de este aislante de piso concretamos la losa radiante con 3 líneas de pex de 20 mm bien ancladas a la malla. Envuelven la malla con la tubería, 12 cm de losa radiante de concreto.

En la primera prueba de hoy se demoró 8 horas en llegar a estabilizar la temperatura en 50°C al interior de la Camara vacía. La idea es cuidar la miel y no cruzar esos umbrales críticos. Se usaron 3 a 4 cargas de leña.

Entonces, resumamos. Tenemos que subir de 20°C la temperatura de 17 toneladas de miel a 40°C en 10 horas a través de circular agua caliente por una losa radiante. ¿De qué tamaño debe ser la caldera?.

Aquí me detengo un minuto.

Obviamente el instinto "ecologeta" nos ataca de inmediato y nos invita a plantearnos la pregunta de ¿Con que vas a calentar el agua que circularas por la losa?. Y la respuesta es: Si algo te ha enseñado la ingeniaría es a ordenar las preguntas y esa claramente no debe ser planteada ahora.

Una cosa es el concepto, otra los cálculos, otra la implementación de ellos en la forma de esta caja bien aislada por la cual circula una tubería con agua caliente. Otra cosa es si ello de verdad funciona. Recién luego de probar que todo ello funciona y se puede entibiar la miel como se pensaba, dado la condición modular de la tecnología, es cosa de desconectar en un par de lugares y se cambia la caldera de hoy por otra fuente de energía más limpia o económica.

Hoy por hoy mientras me las doy de calderero la opción más barata y segura es una caldera a leña. Entonces ¿de qué tamaño la Caldera?

El calor especifico es la clave en este cálculo. En el caso de la miel esta valor varía entre 0.73 cal/g/°C cuando está finamente cristalizada bajando a 0.55 cal/g/°C cuando está ya líquida.

Para que la Cámara de Calentamiento se pueda usar también para entibiar la miel en tambores antes de envasar usaremos el número más grande de la miel cristalizada. Al ser losa radiante hay que ver como se comportan los tambores "a piso" versus los tambores sobre palets de madera, lo anterior en consideración a la mejor transferencia de calor por conducción entre la losa y el metal del tambor.

Entonces  0.73 calorías para subir en 1 grado celcius 1 gramo de miel. ¿Cuántas calorías para subir en 20°C esas 17 toneladas de miel?

0.73 x 20 x 17.000.000 = 248 millones de calorías y fracción

¿Como transformar de calorías a kW para escoger entre ofertas de calderas rateadas en esa unidad kilo Watts?

1 kWh = 860420,65 calorías
288 kWh = 248 millones de calorías

¿En cuantas horas dijimos que queríamos llevar 17 toneladas de miel de 20°C a 40°C?. Si queremos que esto suceda en 10 horas entonces necesitamos una caldera de 28.8 kW.

Compré una Caldera de 30 kW  que instalé en el verano, que hoy hicimos funcionar. Nada explotó, la temperatura subió y dejamos una carga completa de leña quemando la primera parte de la noche. En cuatro cargas la temperatura estaba en equilibrada en 70°C, veremos que sucede en la mañana cuándo volvamos a ver. Cada carga dura aproximadamente dos horas.

La bomba seguirá circulando así esté apagada la Caldera y con esto se dará un efecto de refrigeración leve irradiando por la misma caldera y por la cañerías que llegan al manifold y el mismo manifold de bronce.

Veremos con esta prueba que nada se queme, quiebre o estropee y vamos avanzando.

Luego, vendrá una prueba con una par de tambores de miel cristalizada.


Update: A la mañana siguiente el sistema estaba a 30°C. La losa guardo muchas calorías, de eso no cabe duda.




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