La refrigeración usada en equipos de venta de comida y alimentos refrigerados y/o congelados en supermercados.

ContenidoIntroducción.............................................................................................................................3

Cámara de conservación de productos enfriados................................................................3

Cámara de conservación de productos congelados.............................................................3

Armarios de conservación:...................................................................................................3

Abatidor de frío:...................................................................................................................3

¿En qué consiste la preservación de los alimentos?.................................................................4

Proceso de Refrigeración y congelamiento de alimentos.........................................................5

¿Cómo funciona el ciclo de refrigeración por compresión de vapores?...................................5

El Ciclo termodinámico de refrigeración por compresión de vapor.........................................6

Figure 1: Vapor compression refrigeration...........................................................................6

Figure 2:Temperature–Entropy diagram..............................................................................7

Equipos de refrigeración comercialmente usados para la conservación de alimentos congelados...............................................................................................................................8

Técnicas de construcción de cámaras frigoríficas.....................................................................9

Descripción cómo se aísla el suelo de una cámara frigorífica de temperatura negativa......9

Fig: Capa de aislamiento térmico por lo común de poliestireno usado en cámaras de frio............................................................................................................................................10

Partes que constituyen sistema de refrigeración...................................................................10

Tipos de compresores............................................................................................................11

Análisis del proceso de compresión.......................................................................................11

Dispositivo de expansión........................................................................................................12

Bibliografía.............................................................................................................................13

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La refrigeración usada en equipos de venta de comida y alimentos refrigerados y/o congelados en supermercados.

IntroducciónLa refrigeración es uno de los métodos más populares para la conservación de alimentos y por ello, existen varios equipos que pueden ser usados con dicho fin. Estos equipos son usados desde que los alimentos son producidos y hasta antes de ser consumidos. En las zonas de producción la refrigeración de alimentos se hace en cuartos fríos, en los que éstos se almacenan, esperando la llegada de un transporte especial. En dicho transporte los alimentos siguen estando refrigerados, porque estos vehículos cuentan con unidades de frío, que les permiten seguir aportando las condiciones climáticas, que los alimentos necesitan hasta llegar a los puntos de venta. En los puntos de venta el proceso de refrigeración continua gracias a sistemas de almacenamiento y / o exhibición en frío.

Cámara de conservación de productos enfriados

Se entiende por cámara de conservación de productos enfriados al recinto que contando con equipamiento frigorífico adecuado, puede conservar los productos almacenados en él, a una temperatura comprendida entre +2ºC y +5ºC medidos en la parte más profunda de las masas musculares.

Cámara de conservación de productos congelados

Se entiende por cámara de conservación de productos congelados al recinto que contando con equipamiento frigorífico adecuado, puede conservar los productos almacenados en él, a una temperatura inferior a -12ºC. Cuando sea necesario conservar productos que han sido congelados a temperaturas menores como -18ºC, se dispondrá de cámaras de conservación que mantengan dichas temperaturas.

Armarios de conservación:

Existen varios armarios de conservación, hay algunos que varían su temperatura y sirven para guardar productos elaborados o semielaborados. Luego hay otro tipo de armarios de conservación que son los más utilizados, a temperatura ambiente donde se guardan productos que pueden conservarse a esa temperatura durante un tiempo determinado como latas, harina, azúcar, sal etc.

Abatidor de frío:

Maquinaria que sirve para bajar rápidamente la temperatura de todos aquellos productos elaborados que alcancen temperaturas que sobrepasan los 5 grados; temperatura en la que la multiplicación bacteriana es exponencial.

Es especialmente útil e imprescindible para bajar la temperatura de fondos, estofados, cremas elaboradas con lácteos y otros productos.

Es obligatoria su utilización en hoteles o en establecimientos donde se producen grandes cantidades de menús, y en un futuro será obligatorio en todos los locales donde se manipulen productos alimenticios.

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¿En qué consiste la preservación de los alimentos?

Dado que la comida es muy importante para la supervivencia, la conservación de los alimentos es una de los métodos más antiguos usados por los seres humanos hasta la actualidad. Existen diferentes técnicas de preservación comúnmente usados hoy en día. Entre ellos podemos citar: Enfriamiento y congelamiento, Enlatado, deshidratación, secado por congelación, decapado, pasteurizado, fermentado, conservado químico.La idea básica detrás de todas estas formas de preservado

de alimentos radica en:

Para frenar la actividad de bacterias causantes de enfermedades. Para eliminar a las bacterias por completo.

En ciertos casos, una técnica de preservación también puede destruir las enzimas que se encuentran naturalmente en los alimentos que hacen que estos se estropeen o decoloren más rápidamente. Una enzima es una proteína especial que actúa como un catalizador para una reacción química, y las enzimas son bastante frágiles. Al aumentar la temperatura de los alimentos a aproximadamente 150 grados Fahrenheit (66 grados centígrados), las enzimas se destruyen.

Un alimento que es estéril no contiene bacterias. A menos que hayan sido esterilizados y sellados, todos los alimentos contienen bacterias. Por ejemplo, las bacterias que viven naturalmente en la leche harán perder la leche en dos o tres horas si la leche se queda fuera en el mostrador de la cocina a temperatura ambiente. Al poner la leche en el refrigerador no se eliminan las bacterias que ya existen, pero sí se logra ralentizar las bacterias lo suficiente para que la leche se mantenga fresca durante una semana o dos.

Cabe recalcar que el método de conservación que nos interesa para el desarrollo del presente trabajo, es Refrigeración usada en equipos de venta de alimentos congelados en supermercados, por lo que nos centraremos solo en este método de todos los tantos que existen y que mencionamos con anterioridad. Asimismo nos enfocaremos en el proceso o ciclo que se lleva a cabo en estos equipos, que comúnmente se trata del ciclo tradicional de refrigeración por compresión mecánica de vapor, el cual utiliza freón o amoníaco como fluido de trabajo. Este último se sigue utilizando pero en menor escala en equipos que se instalan en cámaras frigoríficas de gran tamaño utilizadas en los supermercados para conservar alimentos.

Veamos en detalle en qué consiste el proceso y luego detallaremos el ciclo empleado.

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Proceso de Refrigeración y congelamiento de alimentos.

La refrigeración y congelación son probablemente las formas más populares de la conservación de alimentos en la actualidad. En el caso de la refrigeración, la idea es frenar la acción bacteriana a paso de tortuga para que tome a los alimentos mucho más tiempo (tal vez una o dos semanas, en lugar de medio día) en estropearse. En el caso de la congelación, la idea es que la acción bacteriana cesara por

completo. Bacterias congeladas son completamente inactivas.Refrigeración y congelación se utilizan en casi todos los alimentos: carnes, frutas, verduras, bebidas, etc. En general, la refrigeración no tiene ningún efecto en el sabor de un alimento o la textura. La congelación tiene ningún efecto sobre el sabor o la textura de la mayoría de las carnes, tiene efectos mínimos sobre verduras, pero a menudo cambia completamente en frutas (que se vuelven pesados). Los efectos mínimos que deja la refrigeración son los que lo hacen meritorios de su gran popularidad.

¿Cómo funciona el ciclo de refrigeración por compresión de vapores?

El refrigerador industrial o más simplemente el refrigerador doméstico en tu cocina, ambos trabajan con el ciclo de refrigeración por compresión de vapores, lo que cambia es el dimensionamiento de los equipos involucrados en el ciclo ya que no es lo mismo un compresor de refrigerador doméstico que uno industrial. Pero en ambos el principio es básicamente, siendo el ciclo continuo ya que nunca para a menos que se desconecte el suministro de energía que es el encargado de hacer trabajo

En el siguiente ejemplo asumiremos que el refrigerante empleado es amoniaco puro, el cual hierve a -27 grados F.

Es esto lo que ocurre internamente en proceso y que hace que el refrigerador se mantenga helado, haciendo uso del efecto refrigerante, que detallaremos a continuación:

1. El compresor, valga la redundancia, comprime el gas amoniaco. El gas comprimido se calienta, ya que es presurizado (color naranja).

2. Las bobinas en la parte posterior del refrigerador permiten que el gas amoníaco caliente logre disipar el calor. El gas de amoniaco se condensa en líquido amoniaco (azul oscuro) a alta presión.

3. El amoníaco líquido a alta presión fluye a través de la válvula de expansión. Usted puede pensar en la válvula de expansión, como un pequeño agujero. En un lado del orificio hay amoníaco líquido a alta presión. En el otro lado del agujero es un área de baja presión (debido a que el compresor está succionando gas fuera de ese lado).

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4. El amoníaco líquido inmediatamente hierve y se vaporiza (luz azul), con su temperatura cayendo a -27 F. Esto hace que el interior del refrigerador comience a estar frío. Es aquí donde ocurre el denominado “efecto refrigerante”

5. El gas de amoníaco frío es aspirado por el compresor y el ciclo se repite.

Por cierto, si alguna vez ha apagado su coche en un día caluroso de verano, cuando usted ha tenido el aire acondicionado en plena marcha, usted puede haber oído un silbido bajo el capó. Ese ruido es el sonido del refrigerante líquido de alta presión que fluye a través de la válvula de expansión.

Gas amoniaco puro es altamente tóxico para las personas y representaría una amenaza si el refrigerador presentare fugas, por lo que todos los refrigeradores en el hogar no utiliza amoníaco puro. Usted puede haber oído hablar de los refrigerantes conocidos como clorofluorocarbonos (CFC), originalmente desarrollado por Du Pont en la década de 1930 como un reemplazo que no sean tóxicas para el amoníaco. CFC-12 (diclorodifluorometano) tiene sobre el mismo punto de ebullición como el amoníaco. Sin embargo, el CFC-12 no es tóxico para los seres humanos, por lo que es seguro de usar en su cocina. Muchos refrigeradores industriales grandes todavía usan amoniaco.

En la década de 1970, se descubrió que los CFC entonces en uso son perjudiciales para la capa de ozono, con el fin de la década de 1990, todos los nuevos refrigeradores y acondicionadores de aire utilizan refrigerantes que son menos dañinos para la capa de ozono.

El Ciclo termodinámico de refrigeración por compresión de vapor

El ciclo de compresión de vapor se utiliza en la mayoría de los refrigeradores domésticos, así como en muchos sistemas grandes de refrigeración comerciales e industriales. La Figura 1 proporciona un diagrama esquemático de los componentes de un sistema de refrigeración por compresión de vapor típico.

Figure 1: Vapor compression refrigeration

El ciclo termodinámico puede ser analizado en la siguiente figura:

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Figure 2:Temperature–Entropy diagram

En este ciclo, un refrigerante que circula, tales como Freón entra al compresor en forma de vapor. El vapor se comprime a entropía constante y sale del compresor sobrecalentado. El vapor sobrecalentado viaja a través del condensador que primero se enfría y elimina el sobrecalentamiento y, a continuación se condensa el vapor en un líquido mediante la eliminación de calor adicional a presión constante y la temperatura. El refrigerante líquido pasa a través de la válvula de expansión (también llamado una válvula de mariposa) cuando su presión disminuye bruscamente, causando evaporación instantánea y automática de típicamente, menos de la mitad del líquido.

Esto supone una mezcla de líquido y vapor a una temperatura y presión más baja. La mezcla líquido-vapor frío luego se desplaza a través del serpentín del evaporador (o tubos) y está completamente vaporizado por el enfriamiento del aire caliente (desde el espacio a ser refrigerado) siendo soplado por un ventilador a través del serpentín del evaporador o tubos. El resto de vapor de refrigerante vuelve a la entrada del compresor para completar el ciclo termodinámico.

La discusión anterior se basa en el ciclo de refrigeración por compresión de vapor ideal, y no tiene en cuenta el mundo real efectos como la caída de presión por fricción en el sistema, la irreversibilidad termodinámica ligera durante la compresión del vapor de refrigerante, o el comportamiento del gas no ideal.

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Equipos de refrigeración comercialmente usados para la conservación de alimentos congelados.

Figura: Alimentos en perchas supermercado.

Figura: Alimentos congelados en perchas supermercado.

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Técnicas de construcción de cámaras frigoríficas

Descripción cómo se aísla el suelo de una cámara frigorífica de temperatura negativa

Vaciado sanitario bajo el suelo de la cámara frigorífica cuya finalidad es evitar la

congelación del suelo, ya que su expansión daría lugar a daños en los cimientos.

Formación de la barrera de vapor mediante tela asfáltica y fibra de vidrio fundida.

Aislamiento térmico. Opciones: poliuretano, poliestireno extruido.

Lámina de polietileno para evitar la penetración del agua de fraguado del

hormigón.

Losa final de hormigón.

El resto de la instalación se sella con silicona con fungicida.

Es común encontrar también cámaras frigoríficas en bodegas, por lo que consideré menester

el mencionar los tipos de aislamiento y como se deben ejecutar.

Detalles de remateria interior

En Paramentos verticales y techos se utilizan perfiles de PVC de aluminio de sujeción

(elemento 1) y perfiles sanitarios lacados (elemento 2).

Los perfiles serán siempre cóncavos con el fin de cumplir la norma que indica encuentros

redondeados en cámaras frigoríficas.

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Fig: Capa de aislamiento térmico por lo común de poliestireno usado en cámaras de frio.

Partes que constituyen sistema de refrigeración.

El ciclo de compresión de vapor se utiliza en la mayoría de los refrigeradores domésticos, así como en muchos sistemas grandes de refrigeración comerciales e industriales. La Figura 1 proporciona un diagrama esquemático de los componentes de un sistema de refrigeración por compresión de vapor típico.

El propósito del compresor en un sistema de refrigeración por compresión de vapor es transferir vapor desde el evaporador hasta el condensador, en donde la presión es más

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elevada. El funcionamiento del sistema, háblese de un refrigerador, aire acondicionado o una bomba de calor, está fuertemente influenciado por el compresor, pues su eficiencia mantiene los requerimientos y vida esperada del sistema. Las partes móviles del sistema de refrigeración son esencialmente aquellas del compresor.

Los compresores usados en la industria del frío, se clasifican acorde al método empleado en lograr el efecto de compresión, identificando así dos divisiones:

Compresores de desplazamiento positivo (volumétricos): en este tipo de compresores, el vapor o gas es atrapado en un espacio en el cual se reduce el volumen durante la rotación de los ejes cuando está funcionando el compresor. Debido a la reducción de volumen, la presión del vapor o gas incrementa. Los tipos de compresores que se encuentran en este grupo son:

a) reciprocantes (alternativos), b) paleta, c) tipo scroll, d) tornillo

Compresores de desplazamiento cinético (dinámicos): a diferencia de los compresores volumétricos, en los dinámicos el aumento de presión se obtiene por la conversión de energía cinética suministrada a un flujo constante de vapor, y convirtiendo esta energía en presión a través de un difusor.

Tipos de compresores.Los compresores alternativos se pueden dividir en compresores herméticos, semiherméticos y de tipo abierto. Los compresores herméticos se aplican en pequeñas instalaciones: refrigeradores domésticos, congeladoras, enfriadoras, etc.

Los compresores semi-herméticos y de tipo abierto se utilizan en refrigeración comercial, como frigoríficos de supermercados. El campo de aplicación de estos, es de medias y altas potencias (17 a 600 kW).

Los compresores de tornillo son muy usados cuando se maneja el amoniaco como refrigerante.

En cuanto a los compresores tipo scroll, son de última generación debido a la reciente aparición en el mercado, están destinados a realizar competencia y a superar en la actualidad a los compresores rotativos en el campo de la climatización de baja potencia

Análisis del proceso de compresión Para el análisis del proceso de compresión se revisarán los fundamentos físicos correspondiente a los compresores alternativos o reciprocantes. Los procesos que ocurren en un compresor alternativo pueden ser divididos en cuatro partes: succión, compresión, descarga y re-expansión del vapor refrigerante. La Fig. 2.2 ilustra el ciclo de un compresor alternativo; en el punto d, la válvula de succión se abre y el vapor refrigerante que sale del evaporador entra al cilindro, mientras que el pistón se mueve hacia abajo hasta el punto muerto inferior (punto a), en este momento el volumen del cilindro es llenado con vapor. Una vez alcanzando el punto muerto en el fondo del cilindro, la válvula de succión se cierra y el proceso de compresión comienza. Cuando se llega al punto b, la presión alcanza el suficiente nivel como para abrir la válvula de descarga y de esta manera el refrigerante es dirigido al condensador. Este proceso toma lugar hasta que el pistón alcanza su tope en el punto muerto superior (punto c).

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El espacio de volumen que queda a la izquierda, es llamado volumen muerto (clearance volume). El origen del volumen muerto se debe a la necesidad de evitar golpes en el punto muerto superior y dejar espacio para la acción de las válvulas. El gas o vapor se expande cuando el pistón se mueve hasta el punto d. Las presiones mostradas en el diagrama no son presiones reales de condensación y evaporación, debido a las caídas de presión que ocurren a través de las válvulas de succión y descarga. Las caídas de presión, sin embargo, son relativamente pequeñas comparadas a la dimensión total de la presión.

Dispositivo de expansiónEl propósito de un dispositivo de expansión en un sistema de refrigeración, es mantener la diferencia de presiones entre el lado de la presión más baja (evaporador) y el lado de la presión más alta (condensador) para un proceso de refrigeración accionado por un compresor. Otro propósito de este componente, es el de regular el flujo de refrigerante en combinación con la transferencia de calor en el evaporador.

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La Fig. ilustra varios tipos de dispositivos de expansión, los cuales se dividen en:

Válvula de expansión manual Válvula de expansión electrónica Válvula flotante de baja presión Válvula de expansión automática Válvula flotante de alta presión Válvula de expansión termostática Regulador de nivel constante

El tipo más común de dispositivo de expansión es la válvula de expansión termostática.

Bibliografía Fundamentos de termodinámica Yunus & Cengel; “Refrigeración por compresión de

vapores”. Air Conditioning Principles, Pita. www.wikipedia.com/como funciona refrigerador industrial y doméstico.

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