Curso de Instalaciones frigoríficas (nivel intermedio): 3. Requerimientos del proyecto: otros datos

Contenido de la lección

Datos de la planta

Además de la ubicación de la planta, para poder obtener la potencia frigorífica de la instalación necesitamos conocer las dimensiones de los recintos a refrigerar, su relación con el entorno y el tipo de proceso que se prevé llevar a cabo (conservación, congelación, maduración, desverdización, secado, fabricación, etc.).

La situación ideal es que el cliente ya cuente con un plan industrial y un diseño de los procesos, y conozca los flujos de materia prima y producto y las previsiones de producción y almacenamiento. En cualquier caso deberemos asegurarnos de que las previsiones son realistas y los usos compatibles con el local o parcela.

En otros casos el cliente solo nos indicará la disponibilidad de espacio y seremos nosotros quienes debamos asignar una densidad de almacenamiento estimada en kilogramos de mercancía por metro cúbico de volumen bruto de la cámara. Esta estimación, salvo que hayamos acordado participar el la parte de desarrollo de negocio, servirá únicamente para el cálculo de la potencia frigorífica necesaria, y debemos aclarar en el proyecto que no puede ser considerada a efectos de determinación de la capacidad de producción o volumen logístico. 

El valor de densidad de almacenamiento dependerá de la densidad de la mercancía, de la presentación de la misma, del embalaje y de como se prevé operar en el interior de la cámara (mercancía apilada, en bandejas, en cestas, en estanterías, logística basada en carretillas, cámaras robotizadas, etc.). 

Como influyen tantos factores lo ideal es que sea el operador de la cámara quien aporte este dato. Si no tenemos acceso al mismo, y para el cálculo de la carga de refrigeración podemos emplear los siguientes valores orientativos, obtenidos de las referencias bibliográficas.

Si desconocemos el tipo de mercancía que se prevé almacenar, podemos considerar una densidad de almacenamiento de entre 250 y 300 kg/m³.

Tipo de producto y embalaje

Calcular la potencia frigorífica necesaria requiere conocer el tipo de producto a conservar o procesar y sus propiedades termofísicas. Además de la densidad de almacenamiento, comentada en el apartado anterior, será necesario conocer los siguientes datos en función de si el producto se prevé mantener fresco ,congelado o se pretende congelar:

Conservación de producto fresco:

El producto se recibe por encima de la temperatura de congelación y se mantiene fresco, sin que se solidifique el agua que forma parte de su composición. Los datos necesarios en este caso serán:

• Calor específico antes de la congelación [kJ/(kg·K)].
• Calor de respiración o fermentación del producto [kJ/kg].
• Necesidades de ventilación.
• Calor específico del embalaje [kJ/(kg·K)].
• Porcentaje en peso del embalaje.
• Temperatura de entrada del producto y embalaje.
• Temperatura de conservación.

Conservación de producto congelado:

En este caso el producto se recibe en nuestra instalación ya congelado, no siendo necesario retirar el calor necesario para la congelación. En los productos congelados no se considera respiración o fermentación:

• Calor específico antes de la congelación [kJ/(kg·K)].
• Calor específico del embalaje [kJ/(kg·K)].
• Porcentaje en peso del embalaje.
• Temperatura de entrada del producto y embalaje.
• Temperatura de conservación.

Congelación:

En las instalaciones de congelación como túneles, abatidores o armarios de placas, el producto a procesar entra fresco y sale congelado, debiendo superar en el interior de la planta el proceso de solidificación del agua que forma parte de su composición. Los datos a recabar en es caso son:

• Calor específico antes de la congelación [kJ/(kg·K)].
• Calor latente de congelación [kJ/(kg·K)].
• Calor específico después de la congelación [kJ/(kg·K)].
• Calor específico del embalaje [kJ/(kg·K)].
• Porcentaje en peso del embalaje.
• Temperatura de entrada del producto y embalaje.
• Temperatura de congelación.
• Temperatura de salida del producto congelado.

En la bibliografía disponible vienen tabulados los valores más habituales de calores específicos, calores latentes, temperaturas de congelación y conservación de gran variedad de productos perecederos. Al final de la página puedes encontrar una tabla resumen de estos valores. 

Es posible que los productos perecederos a conservar o congelar se presenten en algún tipo de embalaje de cartón o madera o se almacenen en jaulas metálicas o contenedores de plástico. 

Será necesario tener en cuenta la masa y propiedades de los embalajes y contenedores que intervienen en la rotación de mercancía, para considerar el calor a extraer para enfriarlos. Dado que los materiales de los embalajes son sólidos, entendemos que no se congelan, no teniendo en cuenta ninguna fase latente en su enfriamiento, y trabajando solo con un calor sensible.

Para estimar la cantidad de embalaje, en ausencia de datos mejores, podemos aplicar los siguientes ratios:

En cuanto a los calores específicos de los embalajes podemos considerar los siguientes valores orientativos:

Condiciones de entrada del producto y rotación

Estimar el calor que es necesario extraer a la mercancía requiere conocer su temperatura de entrada y la cantidad de producto que entra a la cámara en cada ciclo de trabajo.

Para el caso de cámaras de conservación de producto fresco, salvo que la mercancía se haya enfriado en un proceso previo, podremos considerar como temperatura de entrada la temperatura ambiente. En cámaras de conservación de producto congelado, lo normal es que el material entre a la cámara ya congelado y manteniendo la cadena de frío que garantice la salubridad del mismo, por lo que, en valor medio, no debería entrar a una temperatura mayor de -18ºC para las aplicaciones más comunes.

En cuanto a la cantidad de mercancía que entra por ciclo de trabajo, lo ideal sería trabajar con datos reales. A falta de mejores referencias y para cámaras de conservación podemos considerar un 10-15% de la mercancía total almacenada y para túneles de congelación, estimaremos que en cada ciclo se carga el túnel al 100% del volumen.  

Condiciones de conservación o procesado

La correcta conservación del producto refrigerado implica mantener la integridad del producto el mayor tiempo posible. Si se trata de productos alimentarios, además de garantizar las características organolépticas las condiciones sanitarias, debemos conocer los requisitos relativos a curado, fermentación, o si es deseable evitar la deshidratación o merma. Para ello es importante conocer, además del rango temperatura de conservación o procesado, el rango de humedad relativa aceptable en el interior del recinto refrigerado.  

La temperatura de conservación o procesado determina cuánto calor es necesario extraer a la mercancía para conservarla. Si se trata de congelarla, debemos conocer qué condiciones de procesado nos interesan más para minimizar la degradación de la estructura del producto por la proliferación de cristales de hielo.

La temperatura interior a la que se mantiene el túnel o cámara también condiciona la cantidad de calor que entra a través de los cerramientos verticales, el suelo y el techo del recinto, y la cantidad de calor que aporta el aire exterior que se infiltra por las puertas o que es introducido por la ventilación (solo si esta fuese necesaria).Al final del documento puede encontrarse un listado de tipos de productos perecederos, con sus principales propiedades termofísicas y las condiciones de conservación habituales. Para el caso de túneles de congelación, trataremos sus condiciones de diseño específicas en una lección posterior.

Tabla de propiedades de los productos