Cámaras frigoríficas y refrigerantes -Néstor Pérez -Fernando de Pablo -José María del Pozo -Rafael Fernández -David Pescador

  La industria alimentaria utiliza las cámaras frigoríficas para conservar los alimentos  Las cámaras frigoríficas extraen el calor de un entorno produciendo el frío

Tipos de cámaras Industriales Domésticas Comerciales

Componentes de una cámara frigorífica

Ciclo de una cámara frigorífica

Evaporador  En el evaporador el refrigerante en estado liquido pasa a estado gaseoso extrayendo calor del entorno.

Tipos de evaporadores  Hay dos tipos de evaporadores: los que utilizan aire o los que utilizan agua. Con corriente de agua Con corriente de aire

Compresor  El compresor se encarga de comprimir el refrigerante en estado gaseoso procedente del evaporador.

Tipos de compresores  Existen muchos tipos de compresores, que principalmente se dividen en aerodinámicos y de desplazamiento positivo.

 Este es un ejemplo muy utilizado de compresor: el de piston.

Condensador  El condensador se encarga de licuar el gas de alta presión procedente del compresor.

Tipos de condensadores  Existen varios tipos de condensadores dependiendo del método de refrigeración que tengan. Los más importantes son los de corriente de agua y aire.

Válvula de expansión  La válvula de expansión se encarga de devolver la presión inicial al refrigerante para que vuelva a pasar por el evaporador y a repetir el ciclo entero.

Por refrigerante se entiende todo aquel fluido que se utiliza para transmitir el calor en un sistema frigorífico y que absorbe calor a bajas temperaturas y presión, y lo cede a temperatura y presión más elevadas, generalmente con cambios de estado del fluido. Refrigerantes

Clasificación de los refrigerantes. Grupo primero Grupo segundo Grupo tercero Refrigerantes de nula Refrigerantes tóxicos Refrigerantes cuya mezcla acción tóxica puede ser explosiva

- Temperatura de evaporización - Temperatura de evaporización - Producción frigorífica específica - Producción frigorífica específica Termodinámicas - Producción frigorífica volumétrica Termodinámicas - Producción frigorífica volumétrica - Diferencia de entalpía - Diferencia de entalpía Propiedades - Coeficiente de intercambio térmico AgresividadFugacidad Miscibilidad con los aceites

CICLOS DE LAS MÁQUINAS FRIGORÍFICAS INTRODUCCIÓN  Ciclo de Carnot de refrigeración  Diagramas entrópicos  Diagramas entálpicos

Ciclo de Carnot de Refrigeración

Diagrama entrópico y entálpico Diagrama entrópico Diagrama entrópico  1.-AB: Comprensión adiabática del fluido  2.-BC: Condensación isotérmica  3.-CD: Expansión adiática  4.-DA: Evaporación isotérmica Diagrama entálpico  1.Transformación politrópica (compresión)  2.Transformación isobárica (condensación)  3.Transformación isentálpica (Expansión)  4.Transformación isobárica (Evaporación)

Tipos de ciclos de las máquinas frigoríficas  Refrigeración por compresión de vapor  Sistemas en cascada y de compresión multietapa  Refrigeración por absorción  Sistemas de refrigeración con gas

Refrigeración por compresión de vapor Suponemos un ciclo ideal. El ciclo comienza en el evaporador. El coeficiente de operación es:

SISTEMAS EN CASCADA Y COMPRESIÓN MULTIETAPA  Sistemas en cascada Intercambiador a contracorriente La energía de cedida de A evapora el refrigerante en B Cada fluido en cada ciclo requiere un tipo específico de propiedades El coeficiente de operación es:

SISTEMAS EN CASCADA Y COMPRESIÓN MULTIETAPA Compresión multietapa El ciclo comienza en el intercambiador Destaca la cámara- flash donde se separa el líquido y el vapor

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN  Dos diferencias con respecto a los otros  Menos potencia para la compresión  Necesitamos una fuente de calor alta

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN MODIFICADO  Intercambiador de calor entre generador y absorbedor  Rectificador entre generador y condensador

Sistemas de refrigeración con gas  Ciclo de Brayton  Suponemos ciclo ideal  El fluido se comprime y cede calor  Temperatura del fluido menor que la zona a refrigerar  El coeficiente de operación es:

APLICACIONES INDUSTRIALES ¿Por qué es necesaria la refrigeración?  Interrupción del crecimiento microbiano y de todas sus reacciones químicas y enzimáticas utilizando bajas temperaturas  Destrucción de encimas y sustancias generadoras de éstos mediante temperaturas elevadas o por acción de las radiaciones.  Anulación de la actividad enzimática y del desarrollo microbiano mediante sustracción de humedad.  Alargamiento de reacciones químicas sustrayendo aire y oxigeno, y por neutralización de importantes productos de la reacción.

Cambios durante el tratamiento por el frío  En la evaporación del agua se produce un arrugamiento del alimento, que ocurre al haber una diferencia entre la humedad relativa del producto (98%-99% en carnes) y la humedad media del ambiente de la nave de refrigeración (no supera el 95%).  La acción inhibidora del crecimiento bacteriano desarrollada por el descenso de la temperatura se contrarresta con el aumento de la humedad relativa ambiental, por lo que tiene que estar muy vigilado.  Las consecuencias de estos procesos son el deterioro, la desnaturalización proteica y la menor capacidad fijadora de agua al descongelar, de manera que la superficie del producto se presenta reseca y fibrosa.  En la recristalización se forman grandes cristales de hielo por crecimiento como consecuencia de la continuada difusión de vapor de agua resultante de la diferente presión de vapor que actúa sobre la superficie de dichos cristales.

Embalaje de géneros refrigerados  La amplia difusión del autoservicio en el comercio de los comestibles, como carne y aves, hace necesaria el envasado y el mantenido de los productos en armarios o vitrinas refrigeradoras.  Estos productos se envasan en primera línea para ofrecer al cliente una cantidad determinada de género en una forma higiénicamente atractiva y, simultáneamente, para simplificar y acelerar la venta.

 En tiendas con autoservicio, el envase debe impulsar al cliente a la compra, sustituyendo a la conversación del vendedor, es decir, informando a los clientes sobre la clase, cualidades, peso y precio del género envasado.  Los productos congelados se envasan para protegerlos de la desecación durante el prolongado almacenaje.  El mejor embalaje es el que aísla herméticamente a los géneros del ambiente.

Almacenamiento frigorífico  La rápida eliminación del calor del campo y el enfriamiento del producto a su temperatura de almacenamiento aumentan sustancialmente la vida en almacenaje.  La mejor temperatura para desacelerar el deterioro es la más baja que se mantener con seguridad para evitar el deterioro sin congelar el producto, a unos 0.5ºC – 1ºC por encima del punto de congelación.  Para mantener la máxima calidad del producto, se debe mantener con precisión la temperatura en la cámara de almacenamiento, y por ello deben ir equipadas con termostatos precisos y atendidos con frecuencia.  El aire debe hacerse circular uniformemente para mantener las cámaras a una temperatura y humedad interiores uniformes.

Transporte frigorífico  Vehículos ventilados. Son recintos sobre ruedas cerradas, que además de las puertas de carga cuentan con aberturas para la entrada y salidas de aire o dispositivos especiales para el volteo de este ultimo. Son recintos sobre ruedas cerradas, que además de las puertas de carga cuentan con aberturas para la entrada y salidas de aire o dispositivos especiales para el volteo de este ultimo.  Vehículos isotermos. Son recintos cuyas paredes, techo y suelo están provistos de aislamiento con objeto de reducir el intercambio calorífico entre el interior del vehículo y el ambiente exterior. Son recintos cuyas paredes, techo y suelo están provistos de aislamiento con objeto de reducir el intercambio calorífico entre el interior del vehículo y el ambiente exterior.  Vehículos refrigerados. Son vagones isotermos que cuentan con dispositivos para acoger una fuente de frío, como hielo con o sin sal añadida. Son vagones isotermos que cuentan con dispositivos para acoger una fuente de frío, como hielo con o sin sal añadida.  Vehículos con refrigerador incorporado. Son vehículos dotados de compresor o de una maquina de absorción. Son vehículos dotados de compresor o de una maquina de absorción.

Métodos de enfriamiento  Agua helada No es ideal bajo los aspectos tecnológico y económico, puesto que los tiempos requeridos para conseguir el enfriamiento son muy prolongados. No es ideal bajo los aspectos tecnológico y económico, puesto que los tiempos requeridos para conseguir el enfriamiento son muy prolongados.  Nitrógeno líquido Es un método rápido pero caro. La instalación consta de uno o varios recipientes para el nitrógeno liquido, el cual es luego pulverizado a través de boquillas situadas en la parte superior del vehículo. La pulverización esta regulada por un termostato accionado por una válvula magnética o neumática. Es un método rápido pero caro. La instalación consta de uno o varios recipientes para el nitrógeno liquido, el cual es luego pulverizado a través de boquillas situadas en la parte superior del vehículo. La pulverización esta regulada por un termostato accionado por una válvula magnética o neumática.  Nieve seca La nieve seca es dióxido de carbono en forma sólida, que a presión atmosférica ordinaria pasa directamente desde el estado sólido al gaseoso. Se utiliza para lograr temperaturas de -10ºC o inferiores, aunque la distribución de la temperatura es muy irregular. La nieve seca es dióxido de carbono en forma sólida, que a presión atmosférica ordinaria pasa directamente desde el estado sólido al gaseoso. Se utiliza para lograr temperaturas de -10ºC o inferiores, aunque la distribución de la temperatura es muy irregular.

 Hielo El hielo es el medio más utilizado, que se coloca en forma de bloques o picado en los recipientes que existen al efecto en el techo o en la testera del vehículo. Para temperaturas hasta de -10ºC puede utilizarse la mezcla hielo-sal. El hielo es el medio más utilizado, que se coloca en forma de bloques o picado en los recipientes que existen al efecto en el techo o en la testera del vehículo. Para temperaturas hasta de -10ºC puede utilizarse la mezcla hielo-sal.  Maquinas frigoríficas Los vehículos dotados con maquinas frigoríficas pueden utilizarse para toda clase de transportes dentro de la cadena de frío. Ofrecen la ventaja de poder mantener constante la temperatura deseada durante todo el trayecto. Los vehículos dotados con maquinas frigoríficas pueden utilizarse para toda clase de transportes dentro de la cadena de frío. Ofrecen la ventaja de poder mantener constante la temperatura deseada durante todo el trayecto.