Determinación de Caudales de Aire en Equipos de Climatización

Por Sr. Flavio Comunian Intercal S.A. Extracto de Artículo Elaborado por el Académico J. Abel Andrade de la Facultad de Ingenie ría de Porto Portugal

El conocimiento del comportamiento de unidades de climatización tales como fancoils y manejadoras de aire, es fundamental para que éstas cumplan los objetivos para las cuales fueron dimensionadas y sean adecuadas para el uso a que se destinan.

La determinación de los parámetros más relevantes, en unas condiciones de ensayo específicas, puede proporcionar información valiosa sobre el comportamiento de la unidad, especialmente cuando se sustituye alguno de sus componentes. Los resultados obtenidos permiten que el fabricante haga la sustitución de algunos componentes (ejemplo: ventilador, intercambiador de calor, filtros) para que la unidad funcione adecuadamente dentro de los límites especificados.

El caudal de aire no siempre es conocido cuando se utiliza un sistema de climatización. Sin embargo, es importante pues es a través de este que la carga térmica es removida del local y determina la calidad y acondicionamiento del aire en lo relativo al confort.

Teniendo en cuenta lo anterior, se puede diseñar y construir una instalación experimental que permite la determinación de caudal de aire impulsado por unidades de climatización trabajando en régimen nominal y en condiciones reales de operación. Los resultados obtenidos permiten cuantificar el funcionamiento de los ventiladores utilizados, lo cual proporciona datos reales.

Medición de caudal

Entre los diversos procedimientos de medición de un flujo, aconsejados por ASME, se puede utilizar el método de toberas convergentes. La selección se realiza teniendo en cuenta una pérdida de carga mínima en el circuito, una flexibilidad de construcción y adaptabilidad a las unidades de climatización.

El dimensionamiento de estos elementos se hace utilizando las expresiones clásicas de mecánica de fluidos y el cálculo del coeficiente de descarga Cd, se obtiene de acuerdo a la norma ISO R 859 (1968). El sistema está constituido por toberas convergentes de un material de baja rugosidad como se muestra en la figura 1.

Entre las diferentes opciones posibles, se debe escoger un diámetro de salida da tobera (D) y una cantidad de toberas que permitan la medición de caudales en los rangos deseados, con una velocidad máxima admisible de 46 m/min (ISO R859, 1968). La introducción de varias toberas permite disminuir las pérdidas de carga y facilita el control de la presión en la cámara de entrada.

Las toberas son fijadas a una placa y ésta se coloca entre dos cámaras. La cámara de entrada se conecta directamente con la unidad de ensayo. En la cámara de salida se dispone un ventilador auxiliar con la función de permitir que la presión en la cámara de entrada sea controlada dentro de los rangos de valores previamente definidos.

La determinación del caudal se realiza mediante la lectura de la diferencia de presión entre las dos cámaras. Simultáneamente es medida la presión en la cámara de entrada para verificación de las condiciones de ensayo. Estos dos valores de presión son medidos con manómetros de columna de agua o equivalentes.

En el caso de unidades de aire acondicionado del tipo convectivo la descarga del aire es hecha directamente para el medio ambiente. Así, en los ensayos de estas unidades es necesario mantener la presión en la cámara de entrada igual a la presión atmosférica. De esta forma se asegura que el resultado obtenido esté de acuerdo con las condiciones reales de funcionamiento.

En las unidades destinadas a ser acopladas a conductos de distribución, la presión predefinida en la cámara de entrada deberá ser equivalente a la pérdida de carga provocada por los conductos y accesorios del sistema de distribución.

La obtención de las curvas características del ventilador, así como del incremento de presión generado por la unidad, son obtenidas en la misma instalación variando el caudal de la unidad ensayada, con el correspondiente ajuste de presión en la cámara de entrada mediante la acción del ventilador auxiliar. La instalación descrita permite hacer ensayos para medir caudales de aire impulsados por unidades de climatización operando en las condiciones más diversas.

Características de la unidad y metodología utilizad a

El módulo de entrada tiene láminas orientables de accionamiento manual que actúan como controladoras de flujo. Resulta más práctico ensayar las unidades sin tener que hacerlas funcionar y por ende conectar las baterías de calentamiento y enfriamiento. Es conveniente tener presente esto al analizar los resultados, los que habrán sido realizados a temperatura ambiente y con serpentín seco.

Para simular las pérdidas de carga causadas por los conductos, se confeccionan una serie de láminas perforadas, que se instalan en el modulo de salida, combinándolas para obtener las condiciones deseadas. Para un unidad específica que no se desea intervenir, se puede construir un gabinete entre la unidad y el equipo de medición en que se alojen las láminas perforadas.

En los ensayos la presión en la cámara de entrada varía desde la presión atmosférica hasta la presión máxima por acción del ventilador auxiliar. Así es posible establecer la curva característica del ventilador y la sobrepresión causada por la unidad la cual se representa gráficamente por la relación presión-caudal (Fig. 4 y Fig. 5). Además de la pérdida de carga entre las dos cámaras, es medida también la diferencia de presión existente entre la entrada y salida del ventilador, así como la presión manométrica existente en la cámara de entrada. Estos valores de presión pueden ser transmitidos, con los instrumentos adecuados, a un sistema de adquisición de datos.

Breve Historia de los Enfriadores Centrífugos Por Mark H. Huston (gerente de Ventas de Servicio c on Atomatic Mechanical

Services en Arlington Heights III)

Mi padre se retiró recientemente del negocio de calefacción, ventilación y aire acondicionado, después de más de 45 años de trabajo en ese rubro.

Él tuvo una carrera en Carrier y otra en Siemens. En su fiesta de retiro, había un grupo de amigos de la industria, algunos con experiencia de los primeros días del origen de ésta. Uno de estos viejos amigos había sido mecánico por los últimos 60 años, trabajando la mayor parte del tiempo con enfriadores centrífugos. Ambos lo pasaron muy bien, recordando los viejos tiempos.

Después de retirarse, ayudé a papá a limpiar el sótano de la casa. En más de 45 años se puede acumular gran cantidad de materiales y mi padre rara vez botaba algo. El sótano tenía montañas de vieja literatura técnica especialmente de enfriadores centrífugos. La mayoría de los enfriadores listados en los manuales han sido puestos fuera de servicio en los últimos 10 o 15 años (“papá, estas máquinas no se han fabricado en 50 años, probablemente no sea un problema desechar el manual”.)

Se me ocurrió según repasaba la literatura que una “era” estaba pasando y yo sabía muy poco sobre la historia de uno de los avances más importantes del siglo 20: el enfriador centrífugo. Los enfriadores centrífugos y la industria de la refrigeración fueron empujados hacia adelante por el deseo de muchas otras industrias por hacer algo mejor, más rápido o más barato.

En 1901, la Compañía Buffalo Forge en N.Y. contrató a un ingeniero de 24 años, graduado de la Universidad de Cornell y de nombre Willis Carrier, para trabajar en la instalación y diseño de sistemas de calefacción. En menos de un año él estaba a cargo del grupo experimental de ingeniería. Este grupo era el corazón del equipo que formaría la compañía de Ingeniería Carrier. Fue ahí, en 1902 que se acreditó el primer proyecto en la firma litográfica y de publicidad Sakett-Williams en Brooklyn, Nueva York, que ha sido identificado por muchos como el primer proyecto consolidado de

aire acondicionado. (La definición de aire acondicionado consideraba el control de temperatura y humedad de aire). Él recibió su primera patente en 1906 para “aparatos para el tratamiento del aire”.

El término “aire acondicionado” actualmente fue acuñado por Stuart H. Cramer. El utilizó la frase en 1906, en la solicitud de patente para un artefacto que añadía vapor de agua al aire en plantas textiles. Él utilizaba el aire para acondicionar el hilado.

Para comprender dónde se originó el enfriador, debemos entender el nivel de la ingeniería en esa época. Al final del siglo XIX, las climatizadoras no existían. El concepto de tubos aleteados no había sido desarrollado aún. Los ventiladores eran poco menos que molinos de viento con motor. Amoniaco era el refrigerante más común (ninguno de los refrigerantes fluor-carbonados habían sido inventados aún). No existían suplidores de componentes para equipos de refrigeración.

Todo se fabricaba contra orden de pedidos.

Buffalo Forge había creado la Compañía de Aire Acondicionado Carrier. La gerencia de Buffalo Forge utilizó el nombre del joven ingeniero para su nueva sucursal, en vez de utilizar su propio nombre en esa división. Ellos pensaban que si este nuevo campo no encontraba un futuro o sufría un tremendo fracaso, el nombre de Buffalo Forge no sufriría consecuencias adversas. Al principio de la I Guerra Mundial, Buffalo Forge tomó la decisión de no continuar en el mercado del aire acondicionado. El grupo se fue y formó la “Carrier Engineering Corporation of America”.

Este grupo fue responsable de muchos descubrimientos que hoy damos por sentado. El concepto de humedad relativa con respecto a la temperatura no se acababa de entender. En aquella época, ellos sabían que si se atomizaba agua fría directamente en una corriente de aire caliente y húmedo, el resultado era el enfriamiento y deshumectación del aire. Se desconocía por qué sucedía este fenómeno y en que proporción lo hacía. Se requería mucha investigación al respecto.

Muchos pioneros, además de Carrier y su equipo, fueron responsables por las primeras bases de la refrigeración y el aire acondicionado. Aunque a Carrier se le acreditó la invención del aire acondicionado en 1902, otros tenían patentes concurrentes para el tratamiento y enfriamiento del aire en esa época. Muchos ingenieros y aficionados trabajaban en ese campo, Cramer había estado trabajando en el enfriamiento y humidificación de hilanderías por varios años. Sin embargo, el crédito le pertenece primordialmente a este grupo de ingenieros por el práctico enfriador de agua centrífuga.

Usualmente la innovación técnica no puede ser puntualizada a un solo momento. Cuando Alexander Graham Bell inventó el teléfono e hizo el famoso llamado “Watson ven acá”, entre dos habitaciones, hubo muchas personas envueltas. Sin baterías, alambres, magnetos, el telégrafo y conos para parlantes y el micrófono, Bell nunca hubiese proferido esas palabras. Su descubrimiento se desarrolló de un concepto a una hipótesis a experimentación y colaboración, hasta que todas las piezas se

juntaron y el teléfono funcionó. Él utilizó tecnología existente para su nueva invención, lo mismo ocurrió con el enfriador centrífugo.

DISEÑO

Carrier y su equipo no inventaron el compresor centrífugo pero era una nueva tecnología por el año 1910. Las primeras patentes para compresores centrífugos ya existían cuando Carrier y su equipo comenzaron a trabajar en su aplicación a la refrigeración. Ventiladores multietapa ya eran fabricados por varios fabricantes, por supuesto, las bombas centrífugas eran común en esa época.

Entre 1910 y 1915, Maurice LeBlanc, trabajando en Francia experimentó en la refrigeración y su diseño del comprensor centrífugo. Él utilizaba tetracloruro de carbón en un experimento y vapor de agua en otro. El tetracloruro de carbón se descompuso y arruinó el compresor, mientras que el vapor de agua no se pudo usar por las velocidades requeridas en el impulsor. No existía la tecnología para fabricar y operar un impulso ligero de alta velocidad para vapor de agua. Sin embargo, él fue la primera persona en utilizar el compresor centrífugo para una aplicación de refrigeración. LeBlanc también tuvo problemas con los sellos del eje. Esto fue un problema común aún para Carrier.

De acuerdo a un escrito de Walter A. Grant (un empleado de Carrier) en octubre de 1942, el concepto de Willis Carrier de “enfriador centrífugo” estaba influenciado por el compresor hidráulico de aire de Taylor. Este tipo de compresor encierra aire sobre una columna movible de agua y lo comprime en la parte inferior de la columna de agua, el peso del agua es el “compresor”.

Carrier y su equipo comenzaron a estudiar la carga estática, gravedad y presiones así como el concepto teórico de ubicar el evaporador bastante más alto que el condensador. El concepto era que el refrigerante podía condensarse bajo su propio peso, con poca ayuda mecánica, excepto de una bomba, similar al aire sobre la columna de agua en el comprensor Taylor. Era una idea que eventualmente se integró al concepto de su chiller, sustituyendo la carga estática de la columna de agua por el compresor centrífugo.

En su importante documento de febrero en 1926, “Compresión Centrífuga aplicada a la Refrigeración”, Willis Carrier discute el concepto de carga estática y lo acredita como un ejemplo para comprender el proceso donde la compresión es producida por una columna gravitacional (Figura 1).

Condensación por medio la estática, basado en la altura de la columna de gas del condensador que fue un concepto que llevó al desarrollo del enfriador centrífugo.

En este diagrama la bomba empuja el líquido refrigerante teórico hasta el evaporador. Cambia su estado a vapor en el evaporador y se condensa en el fondo del sistema, debido a la carga estática. Obviamente este no es un sistema práctico , sin embargo, el concepto era fácil de entender y se puede intuir la sustitución de la carga estática por el compresor.

El concepto y la teoría eran simples. La parte más difícil es hacerlo trabajar en el mundo real. Dos componentes principales eran requeridos, el compresor y el refrigerante. En esa época, no existían refrigerantes adecuados, algunos tenían futuro, pero todos tenían problemas de toxicidad o inflamabilidad. El propano fue marketeado alguna vez como la alternativa más segura de los refrigerantes más comunes de entonces.

Varios refrigerantes o “fluidos volátiles”, para utilizar la terminología de la época, eran exactamente eso, altamente volátiles. La refrigeración por compresión de vapores había estado funcionando desde 1830 en alguno que otro experimento. La lista de compuestos a utilizar era extensa y después de pruebas exhaustivas un compuesto llamado dicloroetileno fue seleccionado por Carrier como el mejor.

Él encontró un fabricante en Alemania que fabricaría lo que en esencia sería un fluido limpiador en cierta cantidad. Otros estudios indicaron que estaba compuesto de dos isómeros diferentes y el producto fue ampliamente refinado para obtener una performance más estable y predecible, sin embargo, era altamente inflamable. Los vapores se movían como los de gasolina hasta una fuente de ignición y en caso de prender, produciría subproductos mortales. Hoy lo catalogarían como un refrigerante B3, basado en el estándar 34-2001 de ANSI/ASHRAE, Designación y Clasificación de seguridad de los Refrigerantes. Esta sería la clasificación más tóxica e inflamable. Era la mejor tecnología disponible en ese entonces a pesar de sus desventajas.

El próximo componente era el compresor centrífugo. Carrier en ese momento no tenía la capacidad manufacturera para desarrollar su propio compresor, así que comenzó la búsqueda de un fabricante adecuado. Compresores de aire de este tipo no eran nuevos y se evaluaron a cuatro posibles suministradores europeos. Se eligió a la compañía C.H. Jaeger Company, de Leipzig, Alemania. Después de la I Guerra Mundial, Alemania era tierra fértil para fabricación barata y Carrier y su equipo se aprovecharon de esta oportunidad.

La compañía C.H. Jaeger Company había comenzado operaciones en 1898 como una fundición. La compañía había comenzado a fabricar ventiladores centrífugos en 1905 y su primer compresor centrífugo en 1910. Ellos continuaron la fabricación de compresores para Europa y después para el esfuerzo de guerra alemán en la II Guerra Mundial. Jaeger continuó operando en Alemania del Este hasta la reunificación cuando se privatizó de nuevo la firma. Jaeger continúa la fabricación de compresores centrífugos hoy, como parte de PGW Turbo, para los mercados de tratamiento de agua e industria.

Se tuvieron que efectuar muchas modificaciones al compresor cuando llegó al taller de Carrier, en New Jersey, en 1920 o 1921. Se requerían nuevos sistemas de lubricación que operaran en una atmósfera de dicloroetileno y el sello del eje era un gran problema. El problema del sello se resolvió mediante el uso de un fuelle especial. Cuando el compresor paraba, los resortes mantenían la cara del sello apretado al asiento. Cuando funcionaba el fuelle se presurizaba levantando la cara del sello del asiento y presurizando esa área con aceite de la bomba de lubricación. Un sello efectivo resolvía un molestoso problema.

Carrier patentó la máquina de refrigeración centrífuga en 1921. Ese desarrollo progresó hasta un punto en que se podía introducir la máquina al mercado en mayo de 1922. El enfriador fue presentado en una reunión de ASRE, la sociedad americana de ingenieros de refrigeración, precursores de ASHRAE. Muchos miembros del equipo de Carrier eran miembros de la sociedad, cuatro de los siete miembros fundadores del equipo de Buffalo Forge eran miembros de ASRE o de ASHVE (Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción y Ventilación). Y presidentes de estas asociaciones a través de los años.

La presentación del chiller centrífugo sería para 300 ingenieros en el taller de Carrier en New Jersey . Para mejorar la presentación (y asegurar la asistencia) se preparó una pelea de boxeo. “Durante las palabras de apertura de Carrier se sintió un ruido fuerte como de maquinaria a través de la pared.

Carrier después confesó que fue un sentimiento terrible que lo sobrecogió al escuchar un ruido largo como de fricción entre dos piezas metálicas. El pensó que el motor del compresor se había roto en pedazos. Gotas de sudor rodaron por su frente y sus manos estaban húmedas pero él siguió hablando, pretendiendo no haber escuchado nada. Irvine (Lyle de la antigua Buffalo Forge), que estaba sentado en la parte posterior de la sala, salió de ella calmadamente . Regresó de inmediato y me hizo una señal de que todo estaba bien. Más tarde Lyle me contó que el terrible ruido se había producido porque habían arrastrado una gran mesa de metal sobre un piso áspero de cemento. Ningún efecto especial de sonido hubiese podido imitar con tanta exactitud la desintegración de un impulsor.”

El compresor era del tipo horizontal “split case” y todos los compresores Jaeger tenían succión y descarga horizontales. Muchos de estos compresores estaban conectados directamente con motores jaula de ardilla de 3600 rpm sin utilizar transmisión, algunos prototipos utilizaban turbinas. Según creció la producción se fabricaron en cuatro, cinco y seis etapas y en cinco tamaños diferentes (Figura 2.)

La mayoría de las máquinas de producción eran las llamadas tipo sub base en las que el compresor iba montado sobre un condensador corto y bajo, mientras que el evaporador estaba elevado. El evaporador no era del tipo inundado y utilizaba una bandeja para la distribución del flujo del líquido refrigerante sobre los tubos. La construcción del evaporador sería poco reconocible hoy.

El evaporador era de varios pasos, con cabezales removibles y tubos de 5/8” (16 mm) de diámetro. El casco era de hierro fundido con reborde reforzado. Las juntas permanentes eran de plomo y asbesto y se utilizaban empaquetaduras a todo lo largo. Los tubos y espejos estaban construidos de bronce “Admiralty” calentados a la temperatura requerida del diseño. Los sub ensamblajes eran probados hidrostáticamente y con pruebas de vacío y de presión antes del embarque. Los condensadores eran esencialmente idénticos. Las máquinas se montaban en el proyecto.

El sistema de lubricación era simple, pero muy efectivo. Consistía en una bomba de aceite con tubos de bronce. Había un filtro de aceite antes del sello del eje. Los

rodamientos no eran lubricados a presión, pero estaban equipados con tiradores o anillos de metal “babbit” (metal antifricción). Los rodamientos eran divididos y tenían cascos removibles. En modelos más nuevos de compresores del 1925, los rodamientos del lado del motor fueron sacados de la atmósfera del refrigerante, pero en el 1926 fueron cambiados de nuevo a su posición original, la cual quedó para muchos años de producción de los compresores.

La bomba de líquido no existe hoy. Esta bomba se utilizaba para circular refrigerante líquido en el evaporador y generalmente tenía un sello de glicerina con empaquetadura de varias capas. Esta bomba circulaba refrigerante líquido de la base hasta la parte superior a una bandeja de distribución. Desde esta bandeja, el refrigerante circulaba hacia abajo, a través de los tubos, enfriando el agua que circulaba dentro de los tubos. Existía también un “evacuador” en el evaporador que serviría de unidad de purga para remover los gases no condensables (aire). Diferentes tipos de evacuadores fueron desarrollados según cambiaban los diseños de los enfriadores de líquido. Una fuga aceptable era de 1” (249 Pa) de vacío de pérdida en 24 horas.

La primera instalación de un enfriador de la línea de producción fue para una aplicación industrial. La industria empujó el desarrollo del enfriador, no el mercado de edificios de oficinas. La nueva máquina podía aplicarse en variadas condiciones, utilizando diferentes combinaciones de impulsores y tamaños (diámetros).

La tecnología creció rápidamente. La primera máquina de producción se instaló en Stephen F. Whitman e Hijos, de Filadelfia, un fabricante de dulces.

La segunda fue a otro fabricante de dulces, William F. Schraftt e Hijos, de Boston, al mes siguiente. La máquina prototipo se vendió a una alfarería en Syracuse, N.Y.

Durante 1925, se introdujo la nueva línea de compresores “R”. Estos aún se fabricaban por C. H. Jaeger y eran similares a los anteriores, excepto por la succión y descarga vertical (Foto 1).

El diseño de Carrier ofrecía flexibilidad. La estructura básica de la máquina podía ser aplicada en proyectos de aire acondicionado o en operaciones de bajas temperaturas. Las combinaciones de impulsores, número de etapas y de intercambiadores (evaporadores y condensadores) le daba a la compañía una amplia gama de clientes potenciales. Era un impresionante logro de ingeniería.

La compañía creció rápidamente porque ofrecía entrega a gran escala de enfriadores de agua y salmuera con temperatura controlada que se ofrecían a las industrias del papel, refinerías, fábricas de dulces y manufactura de acero. Otras compañías de ingeniería se percataron de la situación y ahí comenzó la competencia.

En Europa, Brown-Boveri tenía un enfriador centrífugo en operación utilizando amoniaco y en 1932 otro enfriador utilizando bromuro de etilo.

En 1924 el enfriador centrífugo empezó a ser conocido por el público en las tiendas por departamento, cines y edificios de oficinas, otros teatros y edificios habían sido enfriados por refrigeración durante varios años, pero el enfriador centrífugo era más simple, más eficiente y más confiable. Se terminaba la era de cargar hielo para enfriar los cines. Para 1930, 300 enfriadores centrífugos Carrier estaban instalados en teatros.

Este tipo de enfriador tenía ventajas sobre la competencia. La mayoría de los sistemas de agua helada requerían una planta de refrigeración con amoniaco o CO2 de refrigerante. El agua normalmente se enfriaba en un evaporador tipo baudelot. Este tipo de evaporador utilizaba un tanque abierto con tubos o placas con refrigerante en su interior, el agua era bombeada a través de los tubos. Muchas aplicaciones requerían un cuarto aislado para el evaporador baudelot. Este sistema hecho a la medida era voluminoso, difícil de operar, fácil de congelarse y requería una operación experta. Las válvulas eran manuales, incluyendo la de expansión. El recubrimiento de aceite en las paredes del intercambiador de calor era un problema normal pero a raíz de la naturaleza solvente del dicloroetileno esto no constituía un grave problema, como en las primeras máquinas centrífugas.

DESARROLLO

Los primeros enfriadores centrífugos poseían muchas de las mismas ventajas que hoy proveen a los diseñadores e ingenieros, un área más pequeña, operación confiable a largo plazo, facilidad de instalación, precios competitivos, operación simple y eficiencia energética.

El problema del refrigerante continuaba, mientras que el dicloroetileno podía ser utilizado sin problemas en plantas químicas, su uso en otras aplicaciones era más problemático. Así que la búsqueda continuaba y el cloruro de metileno se usó por primera vez en 1926. El dicloroetileno sólo duró cuatro años.

El cloruro de metileno (R-30) aunque era mejor, está listado como un refrigerante B-2, algo mejor que el dicloroetileno. Nada extraordinario, pero, por lo menos, no era altamente inflamable. El equipo de Carrier bautizó a este nuevo refrigerante como Carrene-1. Seguía siendo peligroso y era difícil de manejar, requiriendo tratamiento y manejo especial. Técnicos que trabajaban con este refrigerante recuerdan que era extremadamente irritante y que podía absorberse a través de la piel. Se hizo evidente que para que progresara la industria de la refrigeración, se requerían nuevos refrigerantes.

Muy poca o ninguna competencia existió en los siguiente años y la compañía de Carrier sobrevivió la gran depresión y aún introdujo un nuevo compresor en 1933. Este era un compresor de su propia manufactura y ya no importaban el compresor de Alemania. La serie “z” fue optimizada para el nuevo refrigerante R-11. Este sistema era capaz de incorporar un economizador por primera vez para mejorar la eficiencia del ciclo y en la primera serie de reacondicionamiento de enfriadores centrífugos, el R-11 reemplazó el dicloroetileno y al cloruro de metilo (Carrene-1, R-30). El sistema tenía la misma configuración básica de las máquinas más antiguas y todavía utilizaban el evaporador con vaciador.

En 1935, Ingersoll- Rand, desarrolló un interesante enfriador centrífugo que utilizaba agua como refrigerante. Esto eliminó la necesidad del intercambiador de calor para enfriar el agua. Las velocidades de los impulsores y cantidad de ellos eran impresionantes en ese momento. La penetración al mercado o el éxito de este diseño se desconoce.

En 1936 el departamento de ingeniería de Carrier se unió a la General Electric y produjeron un compresor centrífugo de una etapa y alta velocidad. Lo llamaron el compresor “G” y era único por su tamaño pequeño y la utilización de un motor herméticamente sellado. Este modelo no tuvo gran aceptación.

TURBOVAC TRANE

Alfred E. Stacey era jefe de investigación de la compañía de Carrier desde 1919 hasta que tomó la posición de vicepresidente, encargado de investigaciones en 1928 y vicepresidente de ingeniería en 1931. Sin duda alguna, él tuvo un gran impacto en el desarrollo del enfriador centrífugo.

Sin embargo, en 1935 se fue de Carrier y comenzó su propio negocio como contratista / fabricante. Su compañía se llamó Buensod-Stacey. Ellos fabricaban e instalaban lavadores de aire y otros equipos de aire acondicionado para la industria textil y del tabaco en el sureste de Estados Unidos. Ellos diseñaron un enfriador único, hermético, pero carecían de las plantas para la fabricación y desarrollo del enfriador.

Al mismo tiempo, Trane de La Crosse, Wis, producía una exitosa línea de “Fan Coil” y “Climate Changers” (climatizadoras). Ellos eran los autores del importante manual “Trane Air Conditioning Manual” que se convirtió a través de los años en el estándar de la industria. Ellos no tenían un enfriador y estaban en el proceso de diseño de uno. Buensod – Stacey y Trane se unieron en 1937 para producir el primer enfriador centrífugo hermético, apropiado para su amplia distribución. Los ingenieros de Trane, desarrollaron el enfriador en el 1938 y lo presentaron en el 1939.

Esta máquina utilizaba el nuevo refrigerante R-113 y el diseño único ofrecía rasgos que no tenía la competencia. Era más pequeño, de fácil operación e instalación y silencioso. El enfriador tenía dos cilindros, el condensador arriba y el evaporador abajo. Localizado al final del evaporador, estaba un motor con un compresor centrífugo de dos etapas. Demoró la aceptación del nuevo diseño, pues durante el primer año sólo vendieron tres máquinas. Originalmente se ofrecía de 65 a 80 toneladas de capacidad y fue la base para un rápido crecimiento en los siguientes años.

COMPETENCIA

En 1936 los ingenieros de Carrier comenzaron a diseñar una nueva configuración del enfriador centrífugo para tomar ventaja de los nuevos refrigerantes R-12 Y R-11. Esa máquina fue presentada en 1939 como la serie 17 M y poseía la misma configuración que tenemos hoy, utilizando intercambiadores de calor de casco y tubo y

construidos de acero y cobre (se ofrecían intercambiadores especiales para la industria). El compresor que daba al lado del condensador y evaporador, con motor eléctrico y transmisión o turbina, se fabricó hasta hace unos pocos años.

Carrier tuvo una exhibición en la Feria Mundial de 1939, en New York, que tenía la forma de un iglú con termómetros de 12.2 m de alto mostrando las temperaturas del interior del edificio y del exterior. Apropiadamente al lado se encontraba el pabellón de la DuPont. Sin el advenimiento de los refrigerantes Freon en 1931, la industria de la refrigeración y del aire acondicionado no hubiesen podido desarrollarse (Foto 2).

También fue el año en que se desarrolló la competencia utilizando compresores centrífugos tipo industrial con motores abiertos de York y Worthington, para operar con R-11. Carrier no era más el único proveedor que tenía enfriadores centrífugos industriales. Se requiere de más investigación para escribir sobre estas primeras máquinas.

¿Qué le pasó al primer compresor prototipo que fue construido en el taller de Carrier, en New Jersey?. Después de operar por varios años en una compañía de cerámica en New York, fue donado al museo Smithsonian de Washington D.C. En 1960 mi padre nos llevó a la capital de visita. Hicimos un viaje especial al museo Smitnsonian para ver el compresor, de modo que mi padre pudiera sacarse una foto frente a él.

El rol del Ingeniero: Una Sinfonía Cuidadosamente Orquestada

Por Linden C. “Lindy” Johnston, P.E., principal technology engineer with Salt Lake City-based Spectrum Engineers

Los ingenieros de Sistemas de Automatización de Edificios (Building Automation Systems (BAS)) a menudo reciben encargos para armonizar las funciones de los sistemas mecánicos, eléctricos y tecnológicos de los edificios por medio de interfaces sencillas tales como paneles de controles inalámbricos o de pared que funcionen al tacto, basados en PC, con software de control gráfico. Dado que está en la naturaleza de su trabajo, los ingenieros BAS entienden la compleja interoperabilidad asociada con los sistemas mecánicos, eléctricos y tecnológicos.

A diferencia de los ingenieros mecánicos que tienen mayor experiencia en sistemas HVAC y de plomería, o de ingenieros eléctricos que conocen de sistemas de poder y aún de aquellos ingenieros que conocen detalladamente los sistemas tecnológicos, los ingenieros BAS saben que estos sistemas tan dispares operan al unísono para entregar comodidad, eficiencia energética, facilidad de mantenimiento y costos de ciclo de vida menores.

Adicionalmente a la realización de esta interoperabilidad del sistema, el ingeniero BAS se esfuerza en aumentar la simplicidad, eliminando toda duplicidad de funciones.

Por ejemplo un sensor que enciende las luminarias puede ser usado además por el BAS para encender el sistema HVAC.

Antes de realizar la automatización final del edificio el ingeniero BAS necesita poner las bases para integrar los sistemas dispersos del edificio. Este proceso comienza entendiendo claramente los Owner’s Project Requirements (OPRs), o objetivos específicos que el dueño o propietario ha definido para su proyecto. Esta información es necesaria con el fin de simplificar, sinergizar e integrar al BAS de manera que su función ayude a lograr las expectativas del dueño de las instalaciones o edificio.

Lograr sinergia e integración hace la diferencia entre un edificio inteligente que verdaderamente trabaje para proveer un mejor lugar para vivir, trabajar, aprender o jugar a un edificio que posea mucha tecnología y sistemas avanzados pero no entregue nada más que una promesa de mejor medioambiente para sus ocupantes.

La integración de un sistema mecánico, eléctrico y tecnológico bajo el control de una interfaz sencilla y fácil de usar anima a una optimizacion del sistema y ofrece a los diseñadores un manera ideal para “combatir” el codigo de energia. (Combatiendo el codigo de energia – ASHRAE/IESNA Standard 90.1-1999 - a menudo (entre un 20 a 50 por ciento) están los tiempos escritos en el intento de cálculo del equipo de proyecto).

Los edificios que cumplen (beat) el código de energía pueden obtener credenciales de Liderazgo en Diseño Energético y Medio Ambiental (Leadership in Energy and Environmental Design (LEED).

Una designacion LEED es el reconocimiento de que un edificio preserva el medio ambiente reduciendo los gastos energéticos.

La integración de los sistemas del edificio, combinado con una adecuada planificación y diseño de los controles y avanzada tecnología puede reducir el consumo de energía y los costos de mantenimiento en los sistemas térmicos, de iluminación y humedad. Para el ingeniero BAS esto es crítico para lograr un correcto balance entre la comodidad y la eficiencia energética.

El ultimo acercamiento funcional es para integrar los sistemas con una red de área local (LAN´s), Red de area amplia (WANs) y red virtual privada (VPNs) sobre internet. Esto incrementa la flexibilidad y facilita el que los ocupantes y el personal de operaciones y mantenimiento accedan y manipulen los diferentes sistemas del edificio.

Los beneficios de utilizar la infraestructura de TI de la organización o empresa incluye el permitir la posibilidad para todos los computadores de la red de estar habilitados para acceso completo y el control de los variados sistemas del edificio. Esto significa, para el personal de operaciones y mantenimiento, el poder chequear el estado de los sistemas en forma virtual desde cualquier PC conectado a la empresa, teniendo el control literalmente en la yema de los dedos. Otra ventaja de este tipo de integración es el alcance remoto, incluyendo el monitoreo de los sistemas por el BAS desde cualquier lugar a través de un acceso por la WEB.

Comparada con la capacitación que se necesita para operar los sistemas tradicionales de control de edificios el BAS integrado necesita un tiempo de entrenamiento menor. El monitoreo y control de los sistemas es representado gráficamente usando software conocidos, que ofrecen interfaces mas amigables. Esto ya se ha convertido en algo común.

Los controles integrados ayudan al personal de operaciones y mantenimiento a diagnosticar los problemas. Ellos pueden observar remotamente las actividades del sistema y sus variables. La representación de ellas en tiempo real y gráficamente permite la observación simultánea de las múltiples entradas y salidas, asistiendo al personal de operaciones y mantenimiento en el diagnóstico de un problema o evento.

La correcta aplicación de la programación de los controles se hace crítica para mantener los costos de energía al momento de crear las condiciones de confort, ya que el diseño de los programas se ha realizado con el fin de que los sistemas de calefacción, de aire acondicionado y de iluminación se activen antes de que las personas estén en el edificio. Si algunos espacios del edificios son utilizados en algunos momentos del día o en días específicos, el sistema puede ser instruido para calefaccionar, enfriar o iluminar estos espacios cuando se requiera. Esto obviamente reducirá los costos energéticos.

Generalmente los sistemas de los edificios utilizan lenguajes de operacion y comunicación propios. Una real integración es una aplicación de protocolos normalizados y traductores para comunicarse entre los diferentes equipos. Tres de los más comunes protocolos de sistemas abiertos de control (“lenguajes” de comunicación de datos) que utilizan la mayoría de los sistemas son: LON, BACnet y Modbus. Son similares en su relación con el español, el frances o el inglés.

Además de tomar en cuenta las necesidades de interoperablidad de los edificios, el ingeniero BAS debe entender completamente los Owner’s Project Requirements (OPRs). Utilizando estas, el ingeniero debería diseñar un BAS consolidado con protocolos abiertos, de modo que aquellos sistemas que poseen lenguajes propios puedan ser integrados y comunicarse exitosamente con los otros sistemas para una completa interoperabilidad desde una interfaz simple y sencilla. El protocolo abierto de un sistema de control diseñado adecuadamente anticipa avances en tecnología, permite controles adicionales, el agregar sistemas y/o actualizarlos con un mínimo esfuerzo. Ellos deben ser integrados con una máxima compatibilidad aunque los fabricantes o el software varíen.

Dado que los sistemas abiertos son simples de ampliar o actualizar, los propietarios pueden mantener el estado del arte en sistemas de edificios, con un gasto mínimo de capital y sin interrupciones en la operación de ellos.

Un diseño con controles consolidados permite el que varios sistemas compartan efectivamente los datos, lo que mejora la interoperabilidad de los sistemas del edificio. Por ejemplo, el sistema de acceso instruye al sistema HVAC y de iluminación cuando las dependencias son ocupadas, o el sistema de control de incendios que se ha programado automáticamente puede chequear y verificar tanto la existencia y

localización de intrusos como el de fuegos indeseados. Con un BAS consolidado, se pueden calefaccionar, enfriar o iluminar zonas específicas dependiendo de situaciones medioambientales tales como temperatura, humedad, existencia de personas u horarios. El BAS impulsa la interoperabilidad, permitiendo el que los sistemas intercambien información y ajusten su operación coordinadamente.

La alternativa son sistemas independientes que no permitan una comunicación unos con otros para mantener una operación completa del edificio. Esto puede significar que espacios no ocupados estén continuamente calefaccionados e iluminados o la existencia de salas frías en algunos momentos del día. La carencia de sensores integrados para la iluminación y los sistemas de control HVAC requerirá siempre de alguien que opere el interruptor de la luz o el termostato. Como un director de orquesta, un BAS consolidado dirige sus instrumentos para lograr una pieza musical única, que es “tocada” en una armoniosa interacción de los sistemas del edificio.

Biografía del Autor

Linden C. “Lindy” Johnston, P.E., se unió a Spectrum Engineers en el 2000 como un especialista en diseño tecnológico. Ha estado en el negocio de Automatización y Controles para los Edificios por más de 25 años. Posee experiencia con todo tipos de sistemas de controles (neumáticos, electrónicos, eléctricos y DDC). Tiene un Bachelor of Science Degree en ingeniería mecánica y un Master’s Degree in Business Administration.

Hongos y Calidad Interior del Aire T.M María Cristina Díaz J. Profesor Asistente. Pro grama de Microbiología , ICBM, Facultad de Medicina. Universidad de Chile, mcdiaz@med.uchile.cl

Los hongos constituyen un grupo muy numeroso de organismos. Se han descrito aproximadamente 500.000 especies, (se estima que pueden existir entre 1 y 1,5 millones de especies), pero sólo un pequeño número (aproximadamente 100) son patógenos de animales y plantas.

Presentan una amplia distribución en la naturaleza, contribuyendo a la descomposición de la materia orgánica y participando en numerosos ciclos biológicos.

Desde 1969, los hongos han pasado a constituir un reino aparte, el reino Fungi (Whittaker). Según, Ainswort (1973), los hongos verdaderos (Eumycota) están agrupados en una gran división que presenta 5 subdivisiones: Mastigomycotina, Zigomycotina, Ascomycotina, Basidiomycotina, Deuteromycotina. Todas las subdivisiones, excepto Mastigomycotina, presentan hongos de importancia médica.

Alexopoulos et al., (1996) proponen una nueva clasificación de los organismos del Reino. Ellos incorporan a los hongos en 4 Phyla: Chitridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota. Los organismos clasificados anteriormente como Deuteromycotina fueron reagrupados y la gran mayoría se integraron al Phylum Ascomycota. Esta nueva clasificación se basa en el análisis con métodos modernos, principalmente por técnicas de biología molecular.

La morfología de los hongos es variable, pero básicamente se reconocen 2 formas: unicelulares denominadas levaduras y pluricelulares, multinucleados que corresponden a los hongos filamentosos o miceliales. Pueden reproducirse en forma asexual (anamorfa) por conidios y sexual (teleomorfa) por esporas. Además la reproducción puede ser interna o externa y cada grupo de hongos presenta un tipo particular de reproducción sexual y asexual.

El desarrollo de una infección fúngica depende del estado de los mecanismos de defensa del hospedero, los factores de virulencia del hongo y la dosis infectante. En general, los hongos causan enfermedades en hospederos inmunodeprimidos, aunque existen algunas especies de hongos que son patógenos primarios (siempre producen infecciones) tanto en pacientes inmunocompetentes como inmunodeprimidos.

El elevado número de conidios presentes en el aire y la baja incidencia de las micosis en hospederos inmunocompetentes nos demuestra que, a pesar de que la mayor parte de las personas están expuestas a un gran número de hongos, estos microorganismos son habitualmente eliminados por los mecanismos de defensa del hospedero.

La exposición a los conidios de diversos hongos se produce tanto en espacios abiertos como interiores, muchos de los hongos que se encuentran en el interior, son los mismos que se encuentran en el exterior de los edificios, penetrando por ventanas y puertas, sistemas de ventilación, o por grietas u otras aberturas en las paredes.

Los hongos pueden también ser introducidos en los edificios a través de la tierra arrastrada por los zapatos.

Algunas especies de hongos, como Penicillium y Aspergillus, ( Figura 1) se encuentran en concentraciones mayores en el interior de los edificios que exterior.

El desarrollo de una infección fúngica depende del estado de los mecanismos de defensa del hospedero, los factores de virulencia del hongo y la dosis infectante. En general, los hongos causan enfermedades en hospederos inmunodeprimidos, aunque existen algunas especies de hongos que son patógenos primarios (siempre producen infecciones) tanto en pacientes inmunocompetentes como inmunodeprimidos.

El elevado número de conidios presentes en el aire y la baja incidencia de las micosis en hospederos inmunocompetentes nos demuestra que, a pesar de que la mayor parte de las personas están expuestas a un gran número de hongos, estos

microorganismos son habitualmente eliminados por los mecanismos de defensa del hospedero.

La exposición a los conidios de diversos hongos se produce tanto en espacios abiertos como interiores, muchos de los hongos que se encuentran en el interior, son los mismos que se encuentran en el exterior de los edificios, penetrando por ventanas y puertas, sistemas de ventilación, o por grietas u otras aberturas en las paredes.

Los hongos pueden también ser introducidos en los edificios a través de la tierra arrastrada por los zapatos.

Algunas especies de hongos, como Penicillium y Aspergillus, ( Figura 1) se encuentran en concentraciones mayores en el interior de los edificios que exterior.

Colonias de Penicillium y Aspergillus

El número total de conidios fúngicos en el aire puede variar desde < de 200 hasta > de un millón por metro cúbico, dependiendo del momento del día, la estación del año, la localización geográfica, la presencia de fuentes de esporulación, etc.

Es frecuente que el recuento de conidios fúngicos supere los 4000 por metro cúbico, siendo de éstos, más de 2000 de Cladosporium y más de 1000 de Alternaria. Cabe destacar que Cladosporium herbarum, contribuye con el mayor número de conidios en los ambientes abiertos y es considerado una causa importante de alergia respiratoria.

La posibilidad de que una persona inhale conidios fúngicos, tanto en ambientes abiertos como cerrados, es elevada. Sin embargo, aunque la concentración en el aire de Cladosporium es mayor, existen más personas alérgicas a Alternaria que a Cladosporium y las respuestas son más severas contra Alternaria.

Estudios realizados en niños alérgicos, han demostrado que el riesgo de sintomatología respiratoria aumenta de 1,5 a 3,5 veces cuando viven en casas con porcentajes elevados de humedad o lugares en los cuales se demuestra el crecimiento de hongos.De forma similar a lo observado en ambientes donde los niños están expuestos a humo de tabaco y otros contaminantes ambientales. Se considera que estos problemas de humedad y crecimiento fúngico afectan a un 20–50% de las casas y se asocian a un mantenimiento inadecuado de los sistemas de calefacción, ventilación o de aire acondicionado, todos ellos factores importantes para el crecimiento fúngico.

Las condiciones óptimas para el crecimiento de los hongos se producen en un ambiente caluroso y con una humedad relativa del aire elevada. En los bosques, los hongos crecen en troncos y vegetación putrefacta, especialmente en áreas húmedas y en sombra. En los hogares, son más frecuentes en los sótanos y armarios húmedos, cuartos de baño, frigoríficos, colchones, contenedores de basura y muebles tapizados.

Algunos conidios fúngicos son propulsados a la atmósfera por procesos que dependen de la presencia de agua y aumenta su concentración aérea durante los períodos de humedad y lluvia, mientras que otros son transportados libremente por el viento en días secos y ventosos. Este polvo orgánico puede sedimentar en diferentes superficies o puede ser inhalado por el ser humano u otros animales y depositarse en la superficies mucosas respiratorias o en la conjuntiva. La exposición repetida a estas partículas fúngicas aumentan el riesgo de que se desarrollen reacciones alérgicas específicas contra antígenos fúngicos.

Aspergillus está ampliamente distribuido en el ambiente, se encuentra en el suelo, en el aire, en plantas y materia orgánica en descomposición y en los hogares en el polvo y alimentos. Su presencia en el ambiente hospitalario se ha asociado en algunas situaciones a brotes de infecciones nosocomiales. Ejemplo: Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, Aspergillus nidulans, Aspergillus niger. Muchos de estos brotes intrahospitalarios están relacionados con obras de construcción, ya sea en el mismo hospital o cerca de él, especialmente cercanos a salas de pacientes neutropénicos, con cáncer o transplantados o bien por sistemas de ventilación.

La medida de prevención más importante se basa en evitar la exposición a los conidios de los hongos, tanto en ambientes internos como externos , medida que es imposible de ejecutar, por lo tanto, se recomienda evitar humedad en paredes, closet, marcos de ventanas , airear las habitaciones con frecuencia, no guardar ropa o zapatos húmedos , eliminar desperdicios alimenticios y basuras con frecuencia , no acumular polvo en las habitaciones y alfombras. La norma de considera que los hongos deben estar en un nivel de presencia de 750 ufc/mm3 de aire.

En los espacios abiertos se recomienda evitar exponerse a vegetación en descomposición, zonas de elaboración y transporte de granos y harinas, y movimientos de tierra, especialmente obras de construcción de casas o edificios.

Bibliografía

Ponton J, Moragues MD, Gené J, Guarro J, Quindós G. Hongos y actinomicéticos alergénicos . Rev Iberoamericana de Micología 2002.

Richardson M. Warnock DeFungal Infection Diagnosis and Management Blackwell Science Blackwell 1997

Proceedings of Healthy Buildings 2000, Vol 4. 549

GUIDELINES FOR INDOOR AIR QUALITY IN OFFICES IN BRAZIL

Francisco Radler de Aquino Neto1 and Luiz Fernando de Góes Siqueira 2

1 LADETEC-IQ/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brazil

2 ESP-USP, São Paulo, SP, Brazil.

La Atmósfera Controlada (II parte) Artículo proporcionado por Sr. Sergio Bahamondez

D. GASIFICADOR DE NITRÓGENO:

Durante 7 años, se compararon las diferencias de calidad obtenidas al establecer la atmósfera controlada en un día con barrido con N2, versus bajar los niveles de O2 entre 4 a 10 días con el quemador de oxígeno, dependiendo el tamaño de la cámara. Se observó que considerablemente la fruta se encuentra en mejores condiciones.

Prueba de ello, podemos decir que esta técnica de barrido con nitrógeno es mucho más confiable y mejor que el quemador de oxígeno, siendo reemplazada por esta. La disminución del O2 se produce por barrido con N2 puro por lo que la atmósfera puede establecerse en unas pocas horas. Este sistema presenta algunas ventajas adicionales, puesto que junto con barrer el O2, el N2 desplaza el exceso de CO2 y etileno sin inyectar productos volátiles a la cámara.

Funcionamiento

La inyección se realiza desde equipos externos al frigorífico. Un depósito (termo) de nitrógeno móvil o fijo que tiene una temperatura aproximadamente de -196° celcius (a presión atmosférica normal) en estado líquido y lo lleva a un gasificador, pasando por él, que lo lleva a una temperatura apropiada para la inyección de 5°celcius aproximado. La única instalación requerida es una red de cañerías que van hacia el interior de las cámaras con nitrógeno, a través de una válvula que puede ser de control remoto o estar integrada al equipo de comando.

Ventajas de este Sistema

El barrido de las cámaras con N2 presenta una serie de ventajas que resultan muy atractivas para el usuario:

a) Alta velocidad de establecimiento de la atmósfera; lo que el generador logra en días el barrido con N2 lo obtiene sólo en horas.

b) La inyección a la cámara es limpia, exenta de Hidrocarburos que puedan afectar a la fruta.

c) La inyección de gas a baja temperatura no exige a los equipos de frío.

d) El sistema es simple, seguro y no requiere mantención.

e) En caso de falla del sello de la cámara o del absorbedor de CO2, este sistema permite establecer rápidamente los niveles de O2.

E. APARATOS DE MEDICIÓN:

Para conseguir garantía de éxito en la conservación de AC, es imprescindible poder medir y analizar de forma precisa el aire la cámara. Aparatos de medición y análisis fiables son herramientas imprescindibles. Los sensores son la más nueva generación de una calidad perdurable. Estables, precisos y con un tiempo de reacción veloz y un consumo energético mínimo.

F. ANALIZADOR DE GAS:

Los analizadores de gas llevan incorporados un sensor cerámico para cada uno de los distintos gases, para un alcance de 0% hasta 25%. Normalmente este tipo de analizadores llevan 3 sensores, uno de oxígeno, otro de dióxido de carbono y otro de etileno. Estos analizadores se pueden suministrar en versión montaje en la pared, portátil o integrados en los sistemas de análisis, o simplemente por control a través de un procesador por medio de PLC (controlador lógico programable).

G. VÁLVULA DE SEGURIDAD DE SOBRE PRESIÓN:

Como medida de seguridad de las cámaras en caso de inyección de nitrógeno y oxígeno. Estando completamente aislada en forma hermética la cámara, surgiría una sobre presión y saldría el oxígeno por esta válvula.

Esta válvula debe estar abierta durante el funcionamiento del quemador de oxígeno o del gasificador de nitrógeno, ya que por esta válvula sale el oxígeno existente dentro de la cámara que es empujado por el mismo nitrógeno. Una vez llegado a un 5% de oxígeno, esta válvula debe cerrarse.

H. VÁLVULA DE SEGURIDAD DE DEPRESIÓN:

Como medida de seguridad para evitar depresiones en las cámaras y como válvula de seguridad del pulmón de reserva de nitrógeno. Esto es necesario para prevenir una caída de estructura porque el oxígeno buscaría el lado más fácil para escapar, rompiendo el techo si es necesario, es por eso que existe la válvula de depresión.

Esto es una de las condiciones más preocupante, cuando una cámara se encuentra con una depresión de oxígeno, es por eso que en la parte superior de la cámara se ponen unos respiradores llamados pulmones.

I. MANÓMETRO EN U:

Manómetros para el control de la sobre presión y depresión máxima en las cámaras. Alcanza 25 mmcw. depresión /sobre presión llevan un punto 0 regulable. Conexión manguito de 4 a 6 mm. de diámetro para tubo flexible.

J. ABSORBEDORES DE DIFERENCIAS DE PRESIÓN:

Para evitar entradas de aire exterior hacia el interior de la cámara, es necesaria la colocación de pulmones compensatorios y válvulas equilibradoras de presión, que eviten modificaciones importantes de la atmósfera interior en la cámara por cualquier causa. Al cerrar el flapper, válvula de seguridad de sobre presión; Se abre la válvula de acceso de los pulmones respiratorio. Esto ocurre cuando el porcentaje de oxígeno llega a un 5%.

K. HERMETICIDAD DE LAS CÁMARAS:

En las cámaras con atmósferas muy bajas en O2 es especialmente necesaria una adecuada estanqueidad o hermeticidad que limite la entrada de aire externo hacia el interior de la cámara, por debajo de los niveles de consumo de oxígeno respiratorio que la propia fruta o hortaliza es capaz de llevar a cabo. Para ello se utilizan diversos materiales que aseguran la consecución de una capa hermética en todo el perímetro de la cámara, sin olvidar, tampoco, las características estructurales de las paredes, el pavimento, las puertas y todos los conductos y tuberías que penetran desde el exterior hacia el interior del recinto. Los principales materiales de estanqueidad utilizados son: telas plásticas, poliéster, poliuretano y revestimientos metálicos. Cada sistema tiene sus ventajas y sus inconvenientes y, en general, hasta después de los primeros años de funcionamiento, no se detectan problemas. En este sentido, es obligado realizar periódicamente pruebas de hermeticidad para poder diagnosticar y corregir cualquier causa de mala hermeticidad.

Procedimientos de Operación de manejo en cámaras de atmósfera controlada:

1.0.- Antes de cada proceso:

1.1.- Lavado y desinfectado de piso y de muro.

1.2.- Calibrar sensores de ambiente y de pulpa.

1.3.- Calibrar analizador de gas.

1.4.- Inspeccionar ductos de PVC (las conexiones entre cámara y equipos).

1.5.- Hacer prueba de presión ( de 30 a 10mm de columna de agua.) por 30 minutos, viendo así la hermeticidad de la cámara.

2.0.- Antes del cierre de cámara:

2.1.- La cámara debe llenarse a su máxima capacidad.

2.2.- Verificar estiba correcta de bins en cámara.

2.3.- Cubrir la corrida superior de bins con plástico.

2.4.- Instalar pasarelas superiores.

2.5.- Verificar que la muestra esté dentro de la cámara, en un lugar de fácil acceso, no más de 5 metros de la escotilla superior o inferior.

2.6.- Energizar sistema de frío con velocidad rápida de ventiladores del evaporador.

2.7.- Verificar funcionamientos de las válvulas de los gases para la atmósfera controlada y las de seguridad.

2.8.- Antes del cierre total de la cámara, la temperatura de pulpa debe estar como máximo a 3° Celsius (frutas), dependiendo del produ cto cambia este valor.

2.9.- Señalar las condiciones de peligro por bajo porcentaje de oxígeno.

2.10.- Sellar puerta y escotillas de acceso.

3.0.- Una vez cerrada la cámara:

3.1.- Una vez cerrada y sellada la cámara de atmósfera controlada, colocar los ventiladores del evaporador se pasan a baja velocidad.

3.2.- Programar los porcentajes de oxígeno y de dióxido de carbono para el trabajo automático del absorbedor de CO2, y del generador de nitrógeno, que dependerán del tipo de producto.

3.3.- Programar los temporizadores para el trabajo automático del catalizador de etileno, si así lo amerita el tipo de producto.

3.4.- Encender quemador de O2, o el gasificador de nitrógeno, catalizador de etileno y absorbedores de CO2.

3.5.- Realizar el barrido con nitrógeno, o con el quemador de O2, (según el requerimiento de la instalación), hasta que llegue a un 5% de O2 (apróx).

3.6.- Llegando a un 5% de oxígeno, cerrar válvula Flapper y abrir válvula de los pulmones.

3.7.- Controlar, medir y registrar, cada cuatro horas los porcentajes de O2, CO2, C2H4, temperatura de pulpa y ambiente y la humedad relativa (HR%).

3.8.- Revisar cada 15 días la calibración del analizador de gases.

4.0 Apertura de la cámara:

4.1.- Detener, si están activos, los quemadores y absorbedores de CO2 y C2H4.

4.2.- Abrir escotillas, sin detener el frío, hasta que se igualen las concentraciones de oxígeno de la cámara con respecto a la del exterior (ambiente 21% de oxí geno aproximado).

4.3.- Ventilar la cámara para evacuar los altos índices de CO2 y nitrógeno.

4.4.- Señalizar el peligro durante el proceso de estabilización de los gases en la cámara.

4.5.- Cumplido lo anterior, abrir puerta principal de la cámara para una adecuada ventilación natural.

4.6.- Retirar sensores, desarmar pasarela y retirar plástico superior.

4.7.- Archivar resumen de todos los parámetros que se estaban controlando (temperaturas, concentraciones de los gases, etc.).

MEDIDAS DE SEGURIDAD ADICIONALES

Debido a la falta de oxígeno dentro de la cámara, el personal que ingrese a ésta se expone a grandes riesgos. Para prevenir cualquier accidente producto a estas condiciones ambientales, el personal que ingrese deberá tener en cuenta las siguientes recomendaciones de seguridad:

a) Cuando el operador ingrese a una cámara de atmósfera controlada en régimen debe hacerlo con equipo autónomo de respiración.

b) Cada vez que se ocupe un equipo autónomo, luego debe llenarse de aire antes de que sea ocupado nuevamente.

c) Un segundo operador debe estar presente en el interior de la cámara, también con equipo autónomo, por un posible riesgo de su compañero.

d) Debe existir una comunicación visual con un tercer operador desde el exterior en todo momento, incluso se amarran a la cintura para estar unidos.

e) El tiempo de permanecer dentro de la cámara no debe exceder del 50% del tiempo de duración del tubo de aire.

f) No ingresar solo y sin autorización a las cámaras de atmósfera controlada en proceso.

g) No ingresar a la cámara de atmósfera controlada con poco aire en los cilindros del equipo autónomo.

h) No ingresar a la cámara para realizar reparaciones de ningún tipo.

Como se ha observado la técnica de atmósfera controlada es un complemento de los sistemas frigoríficos y muy recomendable para productos que respiran como las frutas y hortalizas (después de ser cosechado), ya que la atmósfera controlada retrasa el proceso de metabolismo de la fruta, con lo que el tiempo de vida se hace mucho más amplio durante la conservación y después de la conservación, manteniendo un producto en óptimas condiciones de comercialización; en el aspecto físico, de sabor, textura y madurez.

No olvidar que hay dos formas para sacar oxígeno, una por barrido de nitrógeno y la otra por el quemador de oxígeno.

Por quemador de oxígeno se demora alrededor de 6 días, en comparación con el generador de nitrógeno que lo hace en horas, y al mismo tiempo se energiza el absorbedor de CO2, que la función de este es sacar el CO2 y que ingrese un gas inerte. También se energiza el catalizador de etileno para sacar el etileno producido por el producto (en los que generan etileno), ya que sabemos que es perjudicial dentro de la atmósfera.

La mayor desventaja es el alto costo ya que la tecnología empleada nos pide agregar equipos que controlan la atmósfera en el interior de la cámara y deben ser manejados con precisión por micro procesadores y si no fuese así corremos peligro de daños irreparables en el producto, producido por un mal manejo de la humedad relativa, gases no deseados, niveles de oxígeno inferiores al 1%, niveles de dióxido de carbono superiores al 15%, etc.

Finalmente, las empresas dedicadas a los rubros hortofrutícolas deberán adoptar esta técnica si desean optimizar la conservación de su producto, para comercialmente poseer un producto competitivo.

Bueno, este trabajo hay que realizarlo en equipo, entre frigoristas y tecnólogos en alimento, puesto que con esta tecnología, cada día que pasa, se están integrando nuevos productos y procesos. Además la experimentación continúa y evaluación del producto final, nos muestra el cambiar los valores de los gases de la atmósfera de la cámara y las temperaturas y tiempos. Esto se ve en la información de experiencias en Internet y en publicaciones técnicas o de ingeniería, para refrigeración (ASHRAE) como para alimentos.

Bibliografía

1. Trabajo de examen de titulo en Inacap, del alumno Andrés Bustamante.

2. Publicaciones en Internet:

- CEBAS-CSIC.

- CoSIIC.

- Universidad de León, departamento de ingeniería agraria.

- “Principios y bases para una reglamentación aplicada a alimentos envasados en atmósfera aplicada”. Por el doctor Raúl Bottaro.

- Varios artículos más de Internet.