Guía básica para diseñar y analizar sistemas de refrigeración (6ª PARTE)

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ACONDICIONAMIENTO DE LOCALES PARA ALMACENAMIENTO A BAJA TEMPERATURA

El crecimiento bacteriano y la descomposición química se retarda disminuyendo la temperatura de las mercancías perecederas. Unas temperaturas demasiado bajas congelarán las mercancías y pueden deteriorarlas. Una temperatura de mantenimiento por encima del punto de congelación del artículo es la mejor condición de almacenaje. El mantenimiento de una humedad relativa apropiada en un artículo es la mejor para las condiciones de almacenaje. El mantenimiento de una humedad relativa apropiada en un espacio de almacenamiento. Una alta humedad favorecer el crecimiento de mohos y bacterias. Bajas humedades roban la humedad del producto resultando pérdidas en valor perjudicando la apariencia y perdiendo peso. El movimiento de aire es de importancia para mantener las condiciones uniformes a través del espacio de almacenamiento. Velocidades de aire demasiado altas causan una sequedad excesiva, y el aire estancado junto con altas humedades originan moho.  La selección óptima del movimiento de aire cae entre el estancado a un lado y una excesiva sequía en otro.

El acondicionamiento a baja temperatura para propósitos de almacenamiento preferiblemente se lleva a cabo por el uso de métodos de difusor de frío. El difusor de frío conectado  o localizado en el espacio de almacenamiento consiste en un ventilador y medios de enfriamiento. El medio de enfriamiento puede ser un atomizador de salmuera o agua fría o un enfriador de tipo de superficie usando salmuera, o un refrigerante volátil tal como amoniaco, freón, etc.

PROCESOS DE CONGELACIÓN RÁPIDA

En muchas aplicaciones se requiere congelar en dos horas o menos, son las denominadas aplicaciones de congelación rápida. Las temperaturas alcanzadas pueden ir de  – 29 º a – 46 ºC. El método de congelación incluye inmersión directa en salmuera fría o atomización con salmuera mientras que el producto se mantiene en un contenedor. Otro procedimiento es el uso de un túnel de congelación con una longitud aproximada de 15 m, equipado con una cinta transportadora de acero inoxidable. Los productos se mantienen en el congelador aproximadamente 15 minutos. La velocidad de la cinta es variable, y la transferencia de calor se lleva a cabo mediante la circulación de aire a alta velocidad en un número de puntos del túnel. El aire en circulación es enfriado por la salmuera atomizada o húmeda, serpentines de expansión directa que mantienen la temperatura requerida y la alta humedad necesaria para prevenir la contracción. En otro proceso, los paquetes de material se congelan rápidamente al ser mantenidos entre pletinas de acero que contienen el refrigerante de evaporación. Se obtienen buenos resultados con temperaturas de – 18 ºC. El almacenamiento puede estar entre – 20 y – 23 ºC y el transporta a – 12 ºC o inferior.

ARMARIOS PARA ALMACENAMIENTO EN FRÍO

Los armarios de almacenamiento son equipos de pequeño tamaño (a partir de 0,17 m3), situados en habitaciones y se busca alcanzar los – 18 ºC, aunque también puede llegarse a los – 29 ºC. Se especifican frecuentemente dos compresores usando válvulas de control automático en habitaciones separadas. A menudo se usan R 12 y amoniaco operando bajo expansión directa.

PROCESO DE REFRIGERACIÓN POR HIELO

La refrigeración con hielo es económica en algunas aplicaciones y para ello se requiere fabricar hielo. El hielo se fabrica con varios métodos. Uno de ellos consiste en la inmersión de un contenedor con agua en salmuera durante 25-40 horas para su congelación. El aire disuelto en el agua se separa como burbujas cuando opacidad a menos que el agua se agite durante las primeras etapas del enfriamiento, y así cualquier impureza disuelta entra en la solución para formar parte del bloque de hielo. El tiempo y la inversión requeridos para hacer hielo puede hacer que no sea económica.

El método Flakice, el refrigerante es atomizado contra las paredes interiores de un cilindro flexible que rota lentamente y que parcialmente está inmerso en un tanque de agua. Ya que el cilindro rota, se forma una capa fina de hielo en el exterior y luego se rompe ya que la rotación causa que la superficie del cilindro se flexione bajo la acción de una leva interna. En el proceso PakIce, el amoniaco líquido se evapora en un espacio anular formado por dos cilindros concéntricos, el interior es corrugado. El agua se atomiza en la superficie corrugada interior y  en una capa con un grosor de unos 0,25 mm y continuamente se quita mediante raspadores mecánicos.

En el método de extrusión (ASME, 1949), un cilindro vertical rectangular o circular ligeramente cónico con una gran terminación abierta en la parte superior, pero cerrado por un ariete en el fondo. Este cilindro tiene una camisa en la que el refrigerante se evapora directamente contra las paredes del cilindro. El agua entre en el cilindro y se congela en un bloque cónico al comienzo de la operación. El agua admitida en este espacio rápidamente se congela, el ariete nuevamente opera y el bloque de hielo nuevamente se levanta, y ocurre el cizallamiento de nuevo entre el hielo recién formado y las paredes del cilindro. Se forma un cilindro continuo de hielo por una serie de láminas de hielo anidadas. Los costes de instalación y mantenimiento son pequeños y también el espacio requerido por tonelada de hielo producido: una planta piloto de 1 tonelada requiere 0,3 m² de espacio.

Las máquinas para hacer hielo por lotes pueden fabricar hasta 75 toneladas de hielo por día. Estas máquinas usan tubos de formación de hielo de diámetro constante para producir hielo en forma de capas y toroides. El hielo forma un banco de tubos verticales que pueden venir en dos configuraciones: en el interior de los tubos formando pellets o en el exterior de los tubos formando capas. Un sistema de distribución de agua es proporcionado en la parte superior. Un transportador de hielo y un dispositivo de reducción de tamaño mecánico se monta bajo los tubos. El refrigerante circula a través del anillo de tubos concéntricos cuando se forman las capas de hielo.

Bibliografía:

• Mechanical Engineers´s Handbook. Refrigeration, Cryogenics, Optics and Miscellaneous
• Design of Room Cooling Facilities: Structural & Energy Requirements. Biological and Agricultural Engineering. NC State University