CUARTOS FRIOS

INTEGRANTES

• DANIEL ALFONSO BUENO• CRISTIAN HUMBERTO CASTRO• ROLDAN SOSA MACMAHON • VLADIMIR ALEXANDER FORERO • EDWARD ALEXIS URIBE

EL REFRIGERADOR

El calor fluye en la dirección de las temperaturas decrecientes; esto es de las regiones de alta temperatura a las de baja temperatura.

Dicho proceso de transferencia de calor ocurre en la naturaleza sin que se requiera la participación de algún dispositivo.

El proceso inverso sin embargo no sucede por si solo.

La transferencia de calor de una región de temperatura baja a otra de alta temperatura requiere dispositivos especiales llamados refrigeradores.

Los refrigeradores son dispositivos cíclicos y los fluidos de trabajo utilizados en los ciclos de refrigeración se llaman refrigerantes.

CICLO DE REFRIGERACIÓN

Se usa para remover calor de un medio más frío y expulsarlo a un medio más cálido usando las propiedades de calor latente del refrigerante. El sistema de refrigeración debe proporcionar una temperatura de refrigerante inferior a la temperatura del medio que se va a enfriar y elevar la temperatura del refrigerante a un nivel superior a la temperatura del medio que se utiliza para la expulsión.

REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR

La trabajo mecánico para el ciclo de compresión del vapor acciona un compresor, que mantiene baja presión en un evaporador y una presión más alta en un condensador.

La temperatura a la cual se evapora un líquido (o se condensa un vapor) depende de la presión; así pues, si se hace trabajar la máquina con un fluido adecuado, éste se evaporará a una baja temperatura en el evaporador (tomando calor de su entorno) y se condensará a una temperatura más alta en el condensador (desprendiendo calor a su entorno).

• EVAPORACIONEn la etapa de evaporación el refrigerante absorbe el calor del espacio que lo rodea y por consiguiente lo enfría. Esta etapa tiene lugar en un componente denominado evaporador, el cual es llamado así debido de que en el refrigerante se evapora cambia de liquido a vapor.

• COMPRESIÓNDespués de evaporarse el refrigerante sale del evaporador en forma de vapor a baja presión, pasa al compresor en donde se comprime incrementando su presión (este aumento de presión es necesario para que el gas refrigerante cambie fácilmente a liquido y lo bombea así a la etapa de condensación)

• CONDENSACIONLa etapa de condensación del ciclo se efectúa en una unidad llamada “condensador” que se encuentra localizado en el exterior del espacio refrigerado. Aquí el gas refrigerante a alta presión y alta temperatura, rechaza calor asía el medio ambiente (es enfriado por una corriente de agua o de aire), cambiando de gas a liquido frío y a una alta presión

• CONTROL Y EXPANSIÓN Esta etapa es desarrollada por un mecanismo de control de flujo, este dispositivo retiene el flujo y expansiona al refrigerante para facilitar su evaporación posterior. Después de que el refrigerante deja el control del flujo se dirige al evaporador para absorber calor y comenzar un nuevo flujo.

MATERIALES AISLANTES

• Los materiales aislantes deben su efecto a la oclusión de burbujas de gas en reposo, con una muy baja conductividad térmica.

• Deben tener la menor tendencia a la absorción de agua posible (higroscopicidad) para evitar condensaciones, pero aun así deben ser protegidos ante vapor de agua ya que, al condensar, éste reduce la capacidad aislante del material, pudiendo incluso romper la estructura al congelarse.

• Otras características importantes de un buen material aislante son:

• Imputrescible. • Inatacable por los roedores. • Inodoro y ausencia de fijación de olores. • Incombustible. • Neutro químicamente frente a otros materiales

utilizados en la construcción de la cámara y frente a fluidos con los que deba estar en contacto.

• Plástico, adaptándose a las deformaciones de la estructura de la cámara.

• Facilidad de colocación. • Resistencia a la compresión y a la tracción.

CUARTOS FRIOS

También denominadas cámaras frigoríficas industriales que son recintos refrigerados por ciclos de compresión de vapor y cuya baja temperatura se mantiene gracias a su revestimiento con materiales aislantes.

Un cuarto frío en últimas es una nevera o congelador que tiene una mayor capacidad y que permite almacenar los productos de una manera organizada y de acuerdo a sus características, , tienen una importante aplicación en diversas industrias, destacando entre ellas:

• Industria farmacéutica: Muchos de los compuestos utilizados en este sector necesitan ser conservados y almacenados en condiciones estrictas y estables de baja temperatura

• Industria alimentaria: Su uso es muy extendido y toma especial importancia en los subsectores cárnico, pesquero, lácteo y conservero.

• Otros ámbitos: como pueden ser los laboratorios de investigación biotecnológica

COMPONENTES DE LOS CUARTOS FRIOS

• Compresor• Condensador• Evaporador• Dispositivos y válvulas de expansión• Cámara frigorífica

• Cámara Frigorífica. Sus elementos constitutivos básicos son tres: Aislamiento. • Los tipos de aislantes más utilizados en

cámaras frigoríficas son:

• El corcho no se utiliza en la actualidad para cámaras frigoríficas, pero numerosas cámaras antiguas lo tienen como aislante.

• Los aislantes orgánicos como el poliuretano o el polietileno son los más aptos para el aislamiento frigorífico.

• El aislamiento de la cámara se puede conseguir con dos tipos de construcciones:

1. Aislamiento de cerramientos constituidos por elementos de fábrica: Los cerramientos verticales se construyen con ladrillos o bloques de hormigón de fábrica y protegidos por un bordillo o murete.

• El interior se chapa con piezas cerámicas o de fácil limpieza como las metálicas o de poliéster.

• Los techos se construyen en materiales ligeros si no han de soportar carga.

• Los suelos deben ser protegidos contra la congelación, en el caso de cámaras con temperatura negativa.

2. Aislamiento con paneles prefabricados:• Son los más utilizados actualmente. • Los paneles de poliestireno tienen un espesor

de 50mm a 250 mm y los de poliuretano de 30 mm a 180 mm.

• Se caracterizan por su fácil instalación, gran rapidez de montaje, fácil mantenimiento y precio económico.

Barrera antivapor. Son necesarias para:• Mantener el valor de la conductividad térmica

del aislante • Evitar deterioros en el aislante y en los

paramentos verticales y horizontales. • Reducir el consumo energético. • Alargar la vida útil tanto de cerramientos y

materiales aislantes como de la maquinaria frigorífica.

Deben cumplir:• Estar situadas en la cara caliente del

aislamiento. • No dejar discontinuidades en ningún punto

del perímetro aislado. • Estar constituidas por materiales muy

impermeables al vapor de agua. El uso de cada material se recomienda para algunas aplicaciones.

Revestimientos. Se hacen necesarios por varias razones:• Razones mecánicas. Las protecciones evitan la

rotura accidental del material aislante. • Son una protección contra la penetración del

agua, acción de un posible fuego y evitan el crecimiento de microorganismos en el aislante.

• Presentan superficies lisas que facilitan su limpieza y permiten cumplir con las reglamentaciones técnico-sanitarias

MEDIDAS DE EFICIENCIA

Ingeniería de diseño de la Industria• La sala de máquinas ha de estar lo más cerca

posible a la zona de demanda de frío para evitar pérdidas y disminuir la inversión inicial.

• Si hay varias cámaras, se deben instalar en bloque, para conseguir el máximo de paredes comunes para ahorrar en aislamiento y en gastos de funcionamiento por pérdidas de calor.

• Optimizar la orientación respecto de los puntos cardinales de las cámaras.

• En cerramientos y falsos techos, evitar o minimizar las pérdidas por transmisión mediante el pintado con color blanco y una buena ventilación que contrarreste la radiación.

Diseño y ejecución del aislamiento de las cámaras• Utilizar materiales con un coeficiente de transmisión

de calor (K) lo más pequeño posible, como el poliuretano o poliestireno.

• Utilizar espesores de aislante que permitan una transmisión de calor cifrado entre 7 W/m2 - 9 W/m2, ya que mayores espesores aumentan el aislamiento pero suponen mayor coste inicial.

• Asegurar que no haya huecos entre paneles y que no estén dañados

• Escoger las puertas y cerramientos más adecuados para el tipo de producto que se va a almacenar, para evitar pérdidas de frío en aperturas innecesarias.

Selección y diseño de la instalación frigorífica• Estudiar el tamaño idóneo de las unidades

compresoras y siempre hacer funcionar a plena capacidad la unidad que esté trabajando en cada momento, ya que no trabajar a plena carga supone un menor COP.

• Estudiar la relación de compresión Pcondensador/Pevaporador(Tc/Te) a la que va a trabajar cada compresor puesto que cuanto menor sea, más eficientemente trabajará. Hay que llegar a un compromiso entre inversión inicial y costes de mantenimiento

• Elegir la temperatura de condensación y establecer

• Si el refrigerante se condensa con evaporativo y de 15 K si lo hace con agua de torre o por aire seco para que los compresores consuman menos energía.

• Usar ventiladores de doble velocidad para momentos en que no sea necesaria toda la capacidad de condensación (invierno) porque consumen menos.

• Instalar purgador de incondensables. El aire entra y se acumula en el condensador impidiendo un intercambio de calor eficiente y disminuye el COP. Sólo en las instalaciones frigoríficas cuya temperatura en el evaporador corresponda a una presión de saturación menor que la atmosferica.

• Utilizar una elevada superficie de transmisión de calor en los evaporadores y condensadores porque reduce la relación de compresión y aumenta el COP

• Establecer una separación diferencial de las aletas del evaporador. El aire húmedo proveniente del producto a refrigerar se encuentra primero con una separación grande donde descarga la humedad que es rápidamente escarchada, llegando luego más seco a la zona de separación estrecha donde el coeficiente de transmisión es mucho mayor. Especialmente indicada para cámaras con gran humedad: cámaras de oreo, antecámaras, etc.

• Calcular un buen dimensionado de las líneas de instalación, para no perder presión que reduzcan el COP.

Mantenimiento de la instalación• Para asegurar que la eficiencia energética se

mantiene constante es necesario realizar periódicamente:– Limpieza de filtros. – Cambio de aceite de compresores. – Control de incondensables. – Purga de aire. – Limpieza de condensadores. – Control del sistema de desercharche.

ESTRATEGIAS EN EL DISEÑO DE CUARTOS FRÍOS

1. PLANEACION ANTES DE LA CONSTRUCION Aunque la planeación y construcción de un

cuarto frío tiene un costo inicial alto, es más económico que otras estructuras.

• Tipos de producto: Los diferentes tipos de frutos, tienen diferentes requerimientos de frío.

• Tamaño de la unidad de refrigeración: La capacidad de enfriamiento y la de almacenamiento dependen del tamaño de la estructura y de la capacidad del sistema de refrigeración, así que es básico determinar la cantidad de producto que se desea enfriar y almacenar.

• Capacidad de almacenamiento: La decisión de enfriar y embarcar el producto inmediatamente o almacenarlo por un tiempo, muchas veces no depende sólo del tipo de producto y de sus condiciones de mercadeo; también depende del aprovechamiento del espacio en la instalación

• Empaques del producto: La industria de productos frescos presenta toda una gama de empaques y contenedores tales como cajas de fibra, cajas de cartón, bolsas, canastas y bandejas, algunas de las cuales mencionaremos más adelante.

• Ubicación y disposición de la instalación: La ubicación de la estructura para el enfriamiento refleja su función primaria. Si se planea llevar el producto fresco directamente al consumidor, la estructura debe estar cerca a la carretera, ya que un cuarto y una sede administrativa que no se vea puede tener problemas obvios de mercadeo.

2. DISEÑO Y CONSTRUCCION Existen ciertos límites para apilar los

contenedores. El máximo peso varía según el producto y el tipo de empaque, pero no debe exceder un nivel de seguridad que pueda causar daño al producto o derrumbes.

• Cimientos y piso: La mayoría de las instalaciones para enfriamiento son construidas, en bloques de concreto con refuerzos en su perímetro para soportar las cargas producidas por las paredes.

• Aislamiento: La energía térmica siempre fluye desde los objetos cálidos a los fríos.

• Valor R: Una medida de la resistencia que el aislante ofrece al movimiento de calor se denomina factor de resistencia o valor R, el cual está asociado con su ancho. Cuanto mayor sea este valor, mayor será la resistencia y mejor serán las propiedades de este material como aislante.

• Costo: Los costos de los aislantes varían según el tipo.

• Efectos de la humedad: En muchos tipos de aislantes, el flujo de energía calórica es impedido por pequeñas celdas que hacen la función de trampas de aire en todo el material.

• Puertas y otros dispositivos: Las puertas son la parte más crítica de un cuarto frío. Puertas mal construidas o en mal estado ocasionan grandes pérdidas de energía.

3. CALCULO DE LA CARGA DE CALOR La temperatura óptima de almacenamiento debe ser

continuamente mantenida para obtener todos los beneficios que brinda el cuarto frío.

Calor de conducción: Calor que entra por las paredes techo y piso aislados.

Calor de campo: Calor extraído del producto para ser llevado a la temperatura de almacenamiento.

Calor de respiración: Calor generado por el producto, que es el resultado de las reacciones naturales del mismo.

Carga de servicio: También llamada carga mixta; es el calor producido por las luces, el equipo, los trabajadores y por el aire caliente y húmedo que entra cuando se realiza la apertura de puertas.

4. MEDIDA DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

Los sistemas de refrigeración son clasificados por la cantidad de calor

que mueven o desplazan en una longitud determinada de tiempo,

siendo la unidad estándar de clasificación, la tonelada

La capacidad requerida para mantener una temperatura específica

aumenta sí:

El sistema de refrigeración es usado solo parte del día.

Se almacena más de la cantidad inicial de fruta por día.

El edificio fuera más grande.

La fruta ingresara con temperaturas superiores a las planteadas

inicialmente.

La temperatura exterior fuera mayor a la planteada

5. REDUCCION DE LA CARGA DE REFRIGERACION

Una vez que el calor de campo se ha retirado del producto, se requiere mucha

menos capacidad de refrigeración para que se mantenga la temperatura de

almacenamiento

6. OTROS FACTORES A CONSIDERAR EN UNA INSTALACION DE ENFRIAMIENTO

Limpieza y Mantenimiento: Es esencial que los recipientes de manejo y los

cuartos de almacenamiento estén limpios y libres de microorganismos

Controles de Temperatura: La temperatura más importante a controlar en una

instalación de enfriamiento, es la del producto, no la del

Ubicación adecuada de los ventiladores: El movimiento de aire en el interior

del cuarto frío, ayuda conducir el calor lejos del producto

PINTURA PARACUARTOS FRIOS

• La pintura para cuartos fríos es una pintura convencional formulada a partir de resina, especialmente diseñada para recubrir paredes frigoríficas de cámaras de refrigeración.

DESEMPEÑO:• Se adhiere y seca en superficies frías• Seca a bajas temperaturas• No imparte olor ni sabor a los productos

almacenados• Tiene poder fungicida, el cual hace resistente

a la pintura a la formación de hongos• No contiene sustancias tóxicas que

contaminen los alimentos almacenados

PUERTAS PARACUARTOS FRIOS

• Las puertas deberán tener un sistema de bloqueo para impedir la apertura. Cada puerta deberá estar equipado con una alarma de apertura de color. Rango de temperatura de la puerta: -50…+60C. Las puertas deberán tener cortina de tiras para reducir al mínimo los cambios de temperatura durante la carga y descarga. Las puertas deberán tener juntas de estanquidad y los mecanismos para cerrar bien la puerta cuando se cierra

Tipos de cuarto frio

Abierto: Cerrado:

GRACIAS