TEMA : CÁMARAS FRIGORÍFICAS Y SU AISLAMIENTO

DOCENTE : MECHATO ANASTASIO AUGUSTO ANTONIO

CICLO : VIII

ALUMNOS :ALBERCA TOCTO KIARA.

GARCÍA CHVEZ MELVIN.

YOCYA CHÁVEZ LUCIA

REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN DE

ALIMENTOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

Pimentel, Junio del 2014

CÁMARAS FRIGORÍFICAS Y SU AISLAMIENTO1. Cámaras frigoríficas.

Las instalaciones frigoríficas son muy habituales en la industria alimentaria, ya que sirven para el almacenamiento de alimentos a bajas temperaturas con el fin de alargar su tiempo de conservación hasta su consumo final. Las instalaciones frigoríficas pueden ser para la refrigeración, la congelación o la ultracongelación.

Debido a que el cuerpo humano responde ante el frío reduciendo la circulación de la sangre, se produce el entumecimiento de los músculos y aumenta el riesgo de congelación en las extremidades, donde la reducción de la circulación sanguínea es mayor. Otro de los efectos que indica una pérdida de calor corporal es tiritar y se produce cuando los músculos tratan de generar calor a través del movimiento involuntario.

Las medidas de prevención de riesgos en ambientes fríos se basan en la información y formación a los trabajadores de los riesgos que pueden producirse en ambientes fríos y en reducir el tiempo de permanencia dentro de la cámara para minimizar la pérdida de calor, haciendo rotaciones de personal o cambiando de actividad de forma periódica.

Las instalaciones frigoríficas son esenciales para el mantenimiento de las condiciones de temperatura, humedad y composición gaseosa.

1.1. Cámaras de congelación y refrigeración.

Los principales sistemas de producción de frío en las instalaciones industriales para la conservación y mantenimiento de la carne en la industria son las cámaras de congelación y refrigeración. Su propósito último es prolongar la vida productiva de la carne con el descenso de las temperaturas de un modo constante en un contexto industrial. La producción de frío industrial alcanza el máximo desarrollo de la cadena de producción de la industria cárnica, constituyéndose en sus eslabones clave. Las capacidades o cualidades de las cámaras de congelación y refrigeración delinean en gran medida las características productivas de la industria cárnica.

Las cámaras frigoríficas de refrigeración son aquellas que conservan y mantienen carnes y productos cárnicos con temperaturas levemente superiores a los 0 ºC, frente a las cámaras frigoríficas de congelación, donde se conservan y mantienen bajo cero, en general, y para la industria cárnica, entre -15 y -20 ºC.

Principales diferencias entre cámaras de refrigeración y congelación

En su realización y actuación:

Por su diseño, las cámaras de refrigeración requieren de menores exigencias para la producción y mantenimiento del frío industrial. Las de congelación requieren temperaturas inferiores a los -18 ºC, frente a las de refrigeración, apenas sobre 0 ºC.

Por sus costes, las cámaras de refrigeración requieren de menores exigencias desde su construcción hasta su mantenimiento, como puede resultar obvio y en condiciones semejantes.

Por garantizar la conservación del frío, las cámaras de refrigeración presentan un menor riesgo, al ser más próximas a las temperaturas ambientales.

Por su gestión productiva, sin embargo, la cámara de congelación requiere de menores exigencias, al suponerse un menor número de mercancías por presentar una vida útil más prolongada de los productos congelados, frente a los refrigerados. Una carne congelada puede presentar una vida útil o fecha de consumo preferente de hasta dos años, frente a los días o semanas de un producto refrigerado, del que se espera una rotación frecuente.

Por su gestión en términos de seguridad alimentaria, de nuevo, la cámara de congelación requiere de menores exigencias por tener productos con menor rotación, considerándose unas condiciones semejantes.

En los fundamentos físicos en la producción de frío industrial:

Las temperaturas de cámara en congelación son mucho menores que en refrigeración, de -20 y -40 ºC frente a 2 y 4 ºC, debido a una mayor extracción de calor en la cámara frigorífica desde de los evaporadores hacia los condensadores por acción de los compresores. Luego ocurre una mayor transferencia de energía por un mayor trabajo en las cámaras de congelación.

Las humedades relativas de la cámara de refrigeración son mucho mayores, debido a la naturaleza de los productos, que desprenden humedad y que, a temperaturas de congelación, se condensa esta agua sobre las superficies, retirándose agua del aire.

Las corrientes de transferencia de calor por el aire son mayores en las cámaras de refrigeración porque se presenta mayor humedad (el agua como líquido incrementa su eficacia frente a un gas), y además se potencian las corrientes de aire desde los evaporadores para incrementar el intercambio de calor.

Recomendaciones para la instalación de cámaras frigoríficas.Una cámara de congelación requiere un buen diseño, con antecámara de acceso, una infraestructura de aislantes más intensos, un riguroso sistema de alerta para los casos de caída de frío, menores controles de stock, y autorizaciones de la actividad más generalistas que una cámara de refrigeración.

Deben adecuarse lugares de descanso climatizados con acceso a bebidas calientes y comida y un espacio destinado al secado de la ropa.

Otra norma necesaria es la de tener un sistema de apertura desde dentro de la cámara para eliminar la posibilidad de quedarse encerrado en el interior.

También es obligatorio tener una señal de alarma visual o sonora que dé la voz de alerta en caso de accidente.

No deben realizarse tareas laboriosas o que exijan dificultad de forma individual, ya que existe el peligro de no poder salir por los propios medios. Se tratará de realizar las actividades de forma conjunta.

En el exterior de las cámaras frigoríficas, debe haber una señal luminosa que advierta de la presencia de personas en su interior.

Medidas de prevenciónComo medidas de prevención, se establecen los siguientes ritmos de trabajo en cámaras frigoríficas: Por cada 3 horas de trabajo ininterrumpido en cámaras de 0 hasta -5 ºC,

los trabajadores descansarán 10 minutos. Su jornada laboral será la normal.

Por cada hora de trabajo ininterrumpido en el interior de cámaras de -6 a -18 ºC, se dispondrá de un descanso de recuperación de 15 minutos. La permanencia en el interior de las cámaras no superará las 6 horas, completando el resto de la jornada en tareas que se realicen fuera de las mismas.

Por cada hora de trabajo ininterrumpido en cámaras por debajo de -18 ºC, los trabajadores descansarán 20 minutos, siendo la permanencia máxima de 4 horas. La jornada se completará con trabajos en el exterior de las cámaras.

1.2. Producción de frío.

Este contexto industrial en la producción de frío se alcanza con la especialización e integración de las técnicas de frío industrial en función de las medidas sanitarias y económicas, de entre las que destacan:

Perfeccionar el diseño para la producción y mantenimiento del frío industrial, como son los accesos, antecámaras, dimensiones, diagramas de flujo general de las mercancías, etc.

Optimizar los costes de la producción de frío desde su construcción hasta su mantenimiento, técnicos de frío industrial, costes y consumos de equipos, usos esperados, etc.

Garantizar la conservación del frío con el cálculo de aislamientos, el control de puertas, las alertas por averías, la programación de revisiones, etc.

Programar la gestión de las instalaciones en su modo productivo hacia la distribución, como son el movimiento de mercancías, los tiempos de trabajo, las entradas y salidas de mercancías y personal, los riesgos laborales, etc.

Programar la gestión de las actividades en su modo higiénico-sanitario, como son los planes generales de higiene, el APPCC, las autorizaciones, etc.

1.3. Aplicación del frío industrial: Refrigeración y congelación.

Continuando la cadena de producción industrial de las cámaras de refrigeración y congelación, es necesario detallar que son consecutivas por este orden, y toda carne y producto cárnico requiere de una refrigeración previa a la congelación.

Todo producto congelado debe haberse estabilizado por un tiempo acorde a sus características en su fase de refrigeración, para que no sufra grandes transformaciones en la congelación. Este intervalo, reconocido legalmente, se conoce como tiempo de estabilización, y es necesario para la maduración de la carne y que se pierda parte del agua que contiene toda carne o producto cárnico en gran medida.

Figura 1.1Cadena de producción cárnica

Fuente: Aragonés Mendoza, Javier Florencio

Esta congelación controlada se realiza por medio de aceleradores del descenso de temperatura, como son los túneles de congelación, las placas de congelación y otros sistemas más tecnológicos, de poca implantación en la industria cárnica. La finalidad es descender la temperatura de la totalidad de la mercancía cárnica en el menor tiempo posible, sin incorporación de agua al producto, para asegurar su integridad y minimizar los daños resultantes de la cristalización, derivada de los cristales del agua contenida dentro del producto.

Ejemplo:

Se congelan y descongelan dos filetes de la misma pechuga en dos situaciones diversas: uno contenido en un envase con abundante líquido, y otro tras desecarse en condiciones de refrigeración normales en otro envase similar. Tras su descongelación, se observan diferencias claras en la consistencia y aspecto. La pechuga del envase líquido es de aspecto lábil y textura mohosa, frente a la pechuga sin líquido en exceso, que es más consistente y aún conserva en parte su textura cárnica. Además, el segundo caso no es un medio tan idóneo para la proliferación de microbios.

Principales aplicaciones de la refrigeración:

Las principales aplicaciones industriales de la refrigeración son para:

El enfriamiento controlado de carnes y productos cárnicos, hasta alcanzar la temperatura legal como mínimo en cada caso. De igual modo, para el calentamiento controlado en situaciones puntuales de fabricación.

El mantenimiento de mercancías refrigeradas, hasta alcanzar la temperatura legal como mínimo en cada caso.

El acondicionamiento de áreas de trabajo o estancias de tránsito de mercancías cárnicas, hasta alcanzar la temperatura legal, como mínimo 12 ºC.

El transporte a lo largo de toda la vida productiva de las carnes y productos cárnicos refrigerados.

Principales aplicaciones de la congelación:

Las principales aplicaciones industriales de la congelación son para:

El enfriamiento controlado para la congelación de carnes y productos cárnicos, hasta alcanzar la temperatura legal como mínimo en cada caso.

El mantenimiento de mercancías congeladas, hasta alcanzar la temperatura legal, como mínimo -18 ºC.

El transporte a lo largo de toda la vida productiva de las carnes y productos cárnicos congelados.

2. Aislamiento de las cámaras frigoríficas.

2.1. Materiales aislantes utilizados.

Los materiales aislantes empleados en el sector frigorífico deben cumplir con las siguientes características:

Tener baja conductividad térmica Ser muy poco higroscópicos Inatacables por los roedores Inodoros y ausencia de fijación de olores Incombustibles Neutro químicamente

2.2. Elementos básicos y auxiliares de las cámaras frigoríficas.

Las cámaras frigoríficas, deben estar aisladas con materiales adecuados, para esto se tiene que seleccionar muy bien los materiales, dentro de los materiales a tener en cuenta y las principales partes de la cámara para aislar, tenemos los siguientes:

Aislamiento:

Aislamiento de cerramientos constituidos por elementos de fábrica Cerramientos verticales Techos Suelos Aislamiento con paneles prefabricados

Figura 2.1Aislamiento con paredes prefabricadasFuente: Revista: Conxemar

Barrera antivapor:La barrera antivapor, permite que el vapor de agua se difunda desde los puntos de mayor a menor presión de vapor

Mantiene conductividad térmica aislante Evita deterioros del aislante Menor consumo energético Mayor vida útil cerramientos, aislante, maquinaria frigorífica

Figura 2.2Barrera antivaporFuente: Revista: Conxemar

Revestimientos:

Protección mecánica de material aislante Protección frente al agua, fuego y crecimiento microorganismos Facilitan limpieza para cumplimiento reglamentaciones técnico-sanitarias Generalmente se emplean: chapas de acero galvanizadas y lacadas,

materiales plásticos y fibras de vidrio con resinas de poliéster El suelo debe soportar cargas (estantes, productos, carretillas,), y debe ser

antideslizante

Aislante y revestimentosEstructura interior, aislamiento exterior: La estructura está sometida a T cte, por lo que se deforma menos, pero debe

ser más resistente (aguante menos a baja T) y por lo tanto más cara Se suspende fácilmente los equipos térmicos (evaporadores, tuberías,) No hay puentes térmicos en las paredes, pero si en la cimentación

Estructura exterior, aislamiento interior:

No hay impedimentos interiores en la cámara, todo el volumen aislado es útil para almacenaje

No hay insolación directa El aislamiento está protegido de la intemperie

Válvulas de equilibrado de presiones:

Puesta en marcha de la cámara Descongelación de evaporadores Entradas importantes de mercancías Introducción importante de gases

Puertas:Las puertas deben ser de un material aislante y se debe evitar la congelación de las visagras, dentro de las caracteristicas de las puertas utilizadas en las cámaras frigoríficas, tenemos:

Isoterma Tiras verticales de plástico Estanca al vapor y al aire Resistente a golpes

Parachoques y barreras

Dimensiones y características adecuadas Dispositivo de apertura interior

Figura 2.3Puertas en las cámaras frigoríficasFuente: Revista: Conxemar

Para limitar las entradas de aire exterior se pueden instalar: Doble puerta de entrada Cortinas Cortinas de aire

Desagües:

Sifónicos Dotados de rejilla

Ventanas para renovación de aire:

Con extractores para renovación del aire interior cuando los productos almacenados respiran.

Si tiene impulsión la salida tiene un rejilla que abre por presión Apertura y extracción en lados opuestos de la cámara

Iluminación de la cámara:

Debe permitir las operaciones de manipulación del producto en condiciones de seguridad (125 lux, amentando a 250 en zonas de distribución)

Hay que considerar elementos aptos para trabajar en ambientes fríos Ojo con el calor introducido en la cámara por la iluminación Considerar la opción de leve iluminación general, combinado con encendido

por zonas y apagados forzados temporizados

Figura 2.4Iluminación de la cámara frigoríficaFuente: Revista: Conxemar

3. Ejemplos de aislamiento de cámaras frigoríficas.

Instalación de 12 cámaras de enfriamiento y conservación de fruta y verdura de 850 Kw.Aislamiento de las cámaras:Para mantener las condiciones de temperatura y humedad de las 12 cámaras descritas, se ha elegido el tipo de aislante teniendo en cuenta sus características básicas: Conductividad, resistencia mecánica y grosor.También se tendrá en cuenta la impermeabilización para impedir la penetración de vapor de agua desde el aire exterior, hacia el interior y así evitar condensaciones, será la propia chapa metálica del panel.En caso de no elegir correctamente el panel, nos podremos encontrar con condensaciones por falta de barrera de vapor o dificultad para mantener la temperatura y humedad interior.Con una temperatura de 40° C, el aislamiento se seleccionara para la temperatura final de las cámaras, que será de 40° C – (0° C)= 40° C de diferencia.Se aislara con placas de poliuretano de densidad de 35 a 40 kg/m3, que tienen un coeficiente de conductividad de 0,020 kcal/h m ° C y una resistencia a la compresión de 1,8 a 2 kg/m2, es autoextinguible según norma ASTM-1692, el espesor de la chapa a ambos lados de la placa es de 0,6 mm y lacado blanco.Los paneles aislantes son autoportantes y están conformados por dos chapas de acero con perfil, en su interior se ha constituido un núcleo de espuma de poliuretano.El espesor necesario para las cámaras a 0 ° C, con una temperatura exterior de 40 ° C, y un coeficiente de transmisión de calor de 8 kcal/h m2, será de:

8kcal /hm240 °C

=0,2kcalhm2

°C

Se sobredimensiona el espesor del panel hasta 120 mm de poliuretano (0,15 kcal/hm2°C) para compensar incrementos de temperatura en paredes exteriores, 100 mm en paredes intermedias y 150 mm en el techo. En el suelo se pondrán 60 mm de poliuretano en placas, después de aplicar la barrera antivapor.En la parte inferior del panel de la pared y tocando el suelo, se levantara un muro que actuara de protección perimetral y reforzará el cierre entre la pared y el suelo.

Instalación de un túnel de congelación de carne de cerdo de 106 Kw (91160 kcal/h).Aislamiento del túnel:Con la temperatura exterior de 35° C, el aislamiento se elegirá para la temperatura final del túnel, que será 35° C – (-35° C)=70° C de diferencia.Se aislara con placas de poliuretano de densidad de 35 a 40 kg/m3, que tienen un coeficiente de conductividad de 0,020 kcal/h m °C y una resistencia a la compresión de 1,8 a 2 kg/m2, es autoextinguible según norma ASTM-1692, el espesor de la chapa a ambos lados de la placa es de 0,6 m/m y el lacado blanco.Los paneles aislantes son autoportantes y están conformados por dos chapas de acero con perfil, en su interior se ha constituido un núcleo de espuma rígida de poliuretano.El espesor necesario para el túnel con una temperatura exterior de 35 ° C, y un coeficiente de transmisión de calor de 8 kcal/h m2, será de:

8kcal /hm235°−(−35 ° C)

=0,1142kcalhm2

° C

Corresponde a un panel de 200 mm de poliuretano (0,09 kcal/h m2 °C)La barrera de vapor es la misma chapa metálica situada en la pared caliente.

En la parte inferior del panel de la pared y tocando el suelo, se levantara un muro que actuara de protección perimetral y reforzará el cierre entre la pared y el suelo.

4. Bibliografía.

Aragonés Mendoza, Javier Florencio, (2011). Acondicionamiento de la carne para su uso industrial: carnicería y elaboración de productos cárnicos (UF0353). IC Editorial, España.Joan Balboa Batle, (2004). Aplicaciones del frío en la industria alimentaria. Ceysa. Barcelona, España.Oña Baquero, Carmen María de Serrano Pérez, Diego, (2012). Mantenimiento básico de máquinas e instalaciones en la industria alimentaria (MF0547_1). IC Editorial, España.Romero Gómez, Salvador, (2012). Mantenimiento preventivo de instalaciones frigoríficas (UF0416). IC Editorial, España.ASHRAE HANDBOOKS (CD`s) Refrigeration; Cap 12; Refrigeration Load. Revista: Conxemar