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UNIVERSIDAD HERMANOS SAIZ MONTES DE OCA
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CENTRO DE ESTUDIOS DE ENERGÍA Y TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES
Titulo: Implementación de una nueva tecnología para la congelación y
mantenimiento de productos pesqueros en la UEB Industria Coloma.
Tesis en Opción al Título de Master en Eficiencia Energética.
Autor: Ing. Laura Izquierdo García.
Pinar del Río
2015
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UNIVERSIDAD HERMANOS SAIZ MONTES DE OCA
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CENTRO DE ESTUDIOS DE ENERGÍA Y TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES
Titulo: Implementación de una nueva tecnología para la congelación y
mantenimiento de productos pesqueros en la UEB Industria Coloma.
Tesis en Opción al Título de Master en Eficiencia Energética.
Autor: Ing. Laura Izquierdo García.
Tutores: Msc. Robiel Games Reyes
Pinar del Río
2015
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AGRADECIMIENTOS:
A:
Todas las personas que han sido capaces de apoyar este sacrificio, al colectivo de
profesores que impartieron los módulos de esta maestría, a mi familia y tutores que
fueron capaces de ayudar en lograr el propósito final.
Y un agradecimiento muy especial a mi Madre, Esposo y mis Hijos, que son la fuente
de inspiración para lograr esta meta.
4
RESUMEN
En la Planta de Pescado de la UEB Industria Coloma después de procesada la
materia prima (pescado y conformados), se trasladaban ambas producciones, para
su congelación, a los túneles de la planta de langosta. Esta tarea se realizaba varias
horas después de procesada la materia prima, por lo que conllevaba al deterioro de
las propiedades organolépticas de estos productos y en algunas ocasiones las
producciones no estaban actas para el consumo humano. En el año 2013, se
realizó una propuesta para la realización de un estudio y llegar a la factibilidad
económica de implementar una nueva tecnología para la congelación y
mantenimiento de los productos pesqueros en la Planta de Pescado de la UEB
Industria Coloma. Esta propuesta fue aceptada en el plan de inversiones de la
empresa, la cual se llevó a cabo en el año 2014. La nueva tecnología instalada esta
compuesta por dos unidades condensadora con compresor semi hermético doble
etapa, condensación por aire, Bitzer LH135/s6g-25.2y. R404a para el túnel de
congelación, con capacidad de 6 toneladas y una unidad condensadora con
compresor semi hermético, condensación por aire, BITZER LH135/4NCS-12.2Y.
R404A para la cámara de mantenimiento congelado, con capacidad de
almacenamiento de 30 toneladas.
Los resultados hasta el momento son muy satisfactorios, ya que las producciones
llegan a la congelación con mejores condiciones organolépticas y son empacadas y
almacenadas en la misma planta de pescado.
Palabras claves:
- Toneladas.
- Kilowatts.
5
- Sistema de refrigeración.
6
Abstract
In the plant of fish of the UEB instructs Coloma after prosecuted the raw material
(fish and agreed ), moved both productions, for your freezing, to the tunnels of the
plant of lobster. This task is carried out several hours after prosecuted the raw
material, for which it shared in bearing to the deterioration of the organoleptic
properties of these products and in someone occasion the productions were not
minuteses for the human consumption. In the year 2013, carried out a proposal for
the realization of a study and it reaches to the economic giving result of to carries out
a new technology for the freezing and maintenance of the fishing products in the plant
of fish of the UEB instructs Coloma. This proposal was accepted in the plain of
inversions of the undertaking, the who is carried out in the year 2014. The new
installed technology this composite for two condenser units with compressive partly
hermetic double stage, condensation by air, Bitzer LH135/s6g -25.2y. R404a for the
tunnel of freezing, with capacitance of 6 tons and a condenser unit with compressive
partly hermetic, condensation by air, BITZER LH135/4NCS-12.2Y. R404A for the
chamber of maintenance frozen, with capacitance of storage of 30 tons.
The results until the moment are very satisfactory, since the productions reach to the
freezing with improve organoleptic conditions and are packed and stored in the same
plant of fish.
KEY WORDS:
- Tons.
- Kilowatts.
7
- System of refrigeration.
8
ÍNDICE
Pág.
INTRODUCCIÓN………………………….…………………………………................ 8.
CAPÍTULO I REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA………….……………...….……............13.
1.1. Objetivo de los sistemas energéticos…………………………………………13.
1.2. Campos de aplicación de la refrigeración…………………….…......…........13.
1.3. Métodos de refrigeración.............................................................................14.
1.4. Los refrigerantes, sus propiedades……….………………….………............15.
1.5. Sala de recepción de planta frigorífica........................................................16.
1.5.1 Una zona de frío.……………………………..…......................….........16.
1.5.2. Dos o más zonas de frío...................................................................16.
1.6. Sistemas de refrigeración conforme alimentación de refrigerante..............16.
1.6.1 Expansión seca……..........................................................................16.
1.6.2 Con recirculación de líquido...............................................................16.
1.7. Tipos y Configuración de sistemas de refrigeración...…….........................17.
1.7.1. Refrigeración por compresión............................................................17.
1.7.2. Tipos de compresión.........................................................................18.
1.8. Fluidos refrigerantes……………...………………........................................30.
CAPÍTULO II MATERIALES Y MÉTODOS..…………………………….................21.
2.1. Metodología empleada para el Cálculo de la Carga térmica….…..............21.
2.1.1. Método General de Cálculo de Carga Térmica................................21.
2.2. Determinación de la eficiencia energética del sistema de refrigeración en las
condiciones actuales……………………………………………………………29.
CAPÍTULO III ÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS…………………….32.
3.1 Tratamiento de los resultados de la carga térmica….....…………….….…..32.
3.2 Valoración económica………….……………………………………………….33.
3.3 Valoración ambiental……………………...…………...…………….………....33.
CONCLUSIONES………………………………………........……………...………….34.
RECOMENDACIONES………………………………........………………...…………35.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..…..………….......……………...……………..36.
9
BIBLIOGRAFÍA……………...……………………….......……………..……………....44.
ANEXOS…………………………………………………………………………………46
10
INTRODUCCIÓN.
Producto del uso indiscriminado de las fuentes energéticas primarias del tipo fósil:
carbón, petróleo y gas natural, se ha generado un deterioro ambiental en todos los
ámbitos que puede llegar a niveles inadmisibles si no se toman correctivos
oportunos. El desarrollo actual y perspectivo del país requiere de acciones
encaminadas a reducir costos, contribuir a la conservación de los recursos naturales
y el medio ambiente, ante una economía cada vez más abierta, no obstante, la
llegada en los años noventa del período especial y la imposibilidad de realizar
inversiones por falta de recursos, han provocado deterioro y obsolescencia del
equipamiento además de retraso tecnológico en no pocas esferas de la industria. La
adquisición en estos últimos años de equipamiento moderno y de mayor eficiencia,
unidos a la introducción de nuevas tecnologías, ha formado parte de las medidas
adoptadas con positivo impacto en los patrones nacionales de consumo de energía.
El portador energético de uso más universal es la energía eléctrica, tanto en el sector
industrial de producción y servicios como en el residencial. Dentro de la actividad
industrial en nuestro país es muy importante la obtención de frío para la congelación
y mantenimiento de los productos que se obtienen en las industrias. La eficiencia
energética en la producción, distribución y uso de la energía, es una de las
principales áreas de oportunidad para proteger el medio ambiente e incrementar la
competitividad de las empresas.
A partir de los problemas de congelación y mantenimiento congelado de las
producciones de la planta de pescado, se realizó el estudio y se propuso la inversión
para la implementación de una nueva tecnología para la congelación y
11
mantenimiento congelado de las producciones obtenidas en la Planta de Pescado
de la UEB Industria Coloma.
Por tal motivo se formula el siguiente:
PROBLEMA CIENTÍFICO ¿Se podrá implementar en la Planta de Pescado de la
UEB Industria Coloma la instalación de un túnel y una cámara, al instalar
equipamiento tecnológico de freón 404A?
Para ello el:
OBJETO DE INVESTIGACIÓN se centrará en el estudio del:
Proceso tecnológico de la planta de pescado de la UEB Industria Coloma.
CAMPO DE ACCIÓN
El sistema de refrigeración, del proceso tecnológico de la Planta de Pescado de la
UBE Industria Coloma.
OBJETIVO GENERAL
Incrementar la eficiencia en el proceso tecnológico de la Planta de Pescado de la
UEB Industria Coloma, mediante la instalación de equipamiento tecnológico para
la congelación y mantenimiento de los productos pesqueros.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un estudio para la instalación de equipamiento tecnológico en la planta
de pescado de la UEB Industria Coloma.
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Implementar la nueva tecnología para el sistema de refrigeración en la Planta de
pescado de la UEB Industria Coloma.
Determinar los indicadores energéticos en la Planta de pescado de la UEB
Industria Coloma.
HIPÓTESIS.
Si se establecen los parámetros energéticos y tecnológicos del sistema de
refrigeración para su flujo productivo en la Planta de pescado de la UEB Industria
Coloma, se podrá seleccionar el equipamiento tecnológico necesario en el
sistema de refrigeración, que garantice incrementar la producción de productos
pesqueros y sus derivados así como la eficiencia energética de la planta.
RESULTADOS ESPERADOS
Determinar el equipamiento tecnológico a instalar en la planta de pescado de la
UEB Industria Coloma para la congelación y mantenimiento congelado de los
productos pesqueros y conformados.
Lograr la implementación de la nueva tecnología para el sistema de refrigeración
en la Planta de pescado de la UEB Industria Coloma.
Determinar los indicadores energéticos en la Planta de pescado de la UEB
Industria Coloma.
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CAPÍTULO I REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
1.1. Objetivo de los sistemas energéticos.
El objetivo de los sistemas energéticos es la satisfacción de los servicios de energía
necesarios en los diferentes sectores de la sociedad y la economía (residencial,
comercial, industrial, transporte, minería, agricultura, etc.). La eficiencia energética
hay que lograrla en todos los eslabones de la cadena que comienza en las fuentes
de energía primaria, y termina en los equipos de uso final. Durante muchos años la
mayor atención en el sector energético se prestó al lado de la producción y
suministro de energía, mientras que en las últimas décadas se ha estado haciendo
mucho énfasis en las tecnologías y equipos de uso final eficientes y en la
administración de la demanda. El crecimiento económico de los países de la Región
a alcanzar en los próximos años y, por tanto, el aumento sostenido de la producción
y del bienestar de la población, requerirá indudablemente de mayores consumos
energéticos. El portador energético de uso más universal es la energía eléctrica,
tanto en el sector industrial de producción y servicios como en el residencial. Dentro
de la actividad industrial en nuestro país es muy importante la obtención de frío para
el mantenimiento de productos que se perderían dadas las condiciones tropicales, de
alta temperatura y humedad relativa, que existen en Cuba. Esta industria se
caracteriza por su alto consumo energético y la necesidad de medidas técnicas
estrictas para que la energía no sea desperdiciada. (Pérez Govea, 2009)
1.2. Campos de aplicación de la refrigeración
La ciencia del frío se ha ido formando por la colaboración de muchos hombres de
ciencia, y sigue progresando constantemente. Ya en la Roma Antigua era norma
corriente la conservación de alimentos en grutas y cavernas en las que se introducía
hielo. Oficialmente uno de los primeros experimentos que se conocen respecto a la
preservación de alimentos data de 1626, cuando Francis Bacón trato de conservar
un pollo, llenándolo de nieve. En 1683 Antón Van Leeuwehoek abrió las puertas de
un nuevo mundo científico. Este holandés inventó un microscopio y descubrió que un
cristal de agua contiene millones de organismos vivos (lo que se conoce como
microbios), con el estudio de estos microbios se llegó a la conclusión de que la
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multiplicación más rápida de estos se presenta en condiciones húmedas y tibias,
mientras que los mismos tipos de microbios en temperaturas inferiores a 10 ºC
prácticamente no se multiplicaban. La Industria de los alimentos congelados se
remonta a los años 1800, es conocido que en 1834 Perkins impulso la industria
frigorífica mediante una máquina de compresión mecánica la cual utilizaba como
fluido éter etílico, técnica que cambiaron pronto por la peligrosidad de este fluido.
Consecuencia de este abandono fue el nacimiento de la nueva técnica de producción
de frío por absorción. Sucesores de Perkins en este aspecto fueron Carrier en 1857,
C.Tellier poco después en 1863, y Pictet and Linde en 1875. También se conoce que
en 1880, durante la transportación de carnes de Australia a Inglaterra se observó que
una parte de la misma se congeló, lo cual mejoró la conservación. El científico
Clarence Birdaseye desarrolló una especie de congelador a placas que utilizó en la
congelación de carnes. El frío, que encontró en primer lugar esta aplicación
fundamental en la conservación de alimentos, principalmente en los de origen
vegetal y carnes, se proyectó rápidamente a todo el ámbito de la Industria
Agroalimentaria, ya no solo para su conservación refrigerada sino que con el
desarrollo de las investigaciones, podrían lanzarse a la conservación mediante la
congelación. Las fases principales de la industria de los alimentos son la
preparación, el almacenamiento y la distribución. Mientras que muchos alimentos,
tales como helados, quesos y demás productos derivados de la leche requieren de
una determinada temperatura para su conservación. La refrigeración es
corrientemente el factor principal de esta preparación. En tal sentido este trabajo está
orientado a lograr la instalación de equipamiento tecnológico para la congelación y
mantenimiento de productos pesqueros y sus derivados con eficiencia energética.
Los campos de aplicación de la refrigeración y de la climatización se pueden
agrupar en cuatro:
1. En la preparación, almacenamiento y distribución de alimentos.
2. En los procesos químicos e industriales.
3. En aplicaciones especiales.
4. En el confort.
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Los denominados sistemas frigoríficos o sistemas de refrigeración corresponden a
arreglos mecánicos que utilizan propiedades termodinámicas de la materia para
trasladar energía térmica en forma de calor entre dos o más focos, conforme se
requiera. Están diseñados primordialmente para disminuir la temperatura del
producto almacenado, por debajo de la temperatura ambiente, en cámaras
frigoríficas o cámaras de refrigeración las cuales pueden contener una variedad de
alimentos o compuestos químicos, conforme especificaciones. En el estudio acabado
y diseño de estos sistemas frigoríficos se aplican diversas ciencias, tales como la
química, en las propiedades y composición de los refrigerantes; la termodinámica, en
el estudio de las propiedades de la materia y su energía interna; la transferencia de
calor, en el estudio de intercambiadores de calor y soluciones técnicas; así como la
ingeniería mecánica, en el estudio de compresores de gas para lograr el trabajo de
compresión requerido. De esta manera, y haciendo un adecuado balance de masas y
energías, es posible encontrar la solución adecuada a cualquier solicitación
frigorífica.
1.3. Métodos de refrigeración
La refrigeración puede realizarse por dos métodos fundamentales:
1. Por acumulación de frío natural.
Este consiste en obtener durante la época invernal grandes bloques de hielo, los
cuales se deben conservar en almacenes especiales para este fin y luego emplearlo
paulatinamente en el verano, fundamentalmente en la conservación de alimentos.
Solo se puede emplear en países fríos.
2. Ciclos termodinámicos de calor.
Conocidos también como ciclos frigoríficos, los cuales se realizan en las llamadas
máquinas frigoríficas (conjunto de elementos donde se realiza el ciclo inverso,
compuestos fundamentalmente por compresor, intercambiador de calor, máquina de
expansión, estrangulador, etc.). Se necesita de una sustancia refrigerante
comúnmente. Las máquinas frigoríficas más difundidas son:
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a) Por compresión de vapor: En este caso el enfriamiento se logra por la
compresión de un vapor, es el más difundido en la actualidad y es el que se emplea
en la refrigeración industrial y mayormente en la refrigeración doméstica.
b) Por compresión en Gas: Es una máquina muy ligera que trabaja con aire, el
enfriamiento se realiza mediante la expansión isoentrópica de un gas en una turbina,
su mayor utilización está en la aeronáutica para su climatización.
c) Por absorción: La refrigeración se produce por la estrangulación de un líquido, en
este caso se consume energía térmica (Puede ser vapor de Agua, energía solar,
energía eléctrica, etc.). Existen otros métodos como pueden ser por eyección,
termoeléctrica y por turbulencia o torbellino (Stoecker, W. F., Pérez Blanco, H.,
2010).
1.4. Los refrigerantes, sus propiedades
Refrigerante: Es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de
enfriamiento absorbiendo calor de otro cuerpo o sustancia. (ASHRAE, 2002) Con
respecto al ciclo de compresión de vapor, el refrigerante es el fluido de trabajo del
ciclo el cual alternativamente se vaporiza y condensa absorbiendo y cediendo calor
respectivamente. Para que un refrigerante sea apropiado y se pueda usar en el ciclo
antes mencionado, debe poseer ciertas propiedades físicas, químicas y
termodinámicas, que lo hagan seguro durante su uso.
No existe un refrigerante “ideal”, ni que pueda ser universalmente adaptable a todas
las aplicaciones; por lo que un refrigerante se aproximará al “ideal”, solo en tanto que
sus propiedades satisfagan las condiciones y necesidades de la aplicación para la
que va a ser utilizado. El amoniaco es el único refrigerante fuera del grupo de los
clorofluorados que se usa bastante en la actualidad. Aunque el amoniaco es tóxico,
algo inflamable y explosivo bajo ciertas condiciones, sus excelentes propiedades
térmicas le hacen ser un refrigerante muy utilizado para instalaciones con grandes
potencias frigoríficas instaladas, donde se cuenta con los servicios, normalmente, de
personal experimentado y donde su naturaleza tóxica es de poca importancia, por el
alto nivel de control. En un ciclo de compresión de vapor, el refrigerante es el fluido
de trabajo del ciclo el cual alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y
17
cediendo calor, respectivamente. Teniendo en cuenta estos aspectos se realiza un
estudio energético en la planta de pescado, con el cual se propone instalar una
nueva tecnología para la congelación y mantenimiento de los productos, promover la
iniciativa creadora e innovadora en cada puesto de trabajo, el aporte de soluciones
donde se necesita y lograr una activa participación del colectivo laboral, además la
nueva tecnología trabajará con gas refrigerante R 404A. Los agentes más empleados
como sustancia de trabajo en los ciclos de refrigeración son: (Stoeker, W.F 1987)
a) Flurocarbonados. Constituyen hidrocarburos en los cuales el hidrógeno ha sido
sustituido total o parcialmente por halógenos, con más frecuencia por Flúor y Cloro.
b) Inorgánicos. Como pueden ser agua, aire, dióxido de carbono (CO2) y amoniaco
(NH3).
c) Hidrocarburos. Los más empleados son el metano y el propano.
d) Orgánicos no saturados: Etileno. Para realizar una correcta selección en
dependencia de las características propias del grado de enfriamiento que desee
lograrse, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
Propiedades termodinámicas de los refrigerantes.
1. Propiedades termo físicas de los refrigerantes.
2. Propiedades físico-químicas de los refrigerantes.
3. Propiedades fisiológicas de los refrigerantes.
Propiedades termo físicas de los refrigerantes.
Ésta se caracteriza fundamentalmente por los parámetros críticos de presión,
volumen y temperatura (Pcr, Vcr, Tcr), por la temperatura normal de ebullición
(temperatura de ebullición a presión atmosférica), capacidad calorífica del líquido y
del vapor respectivamente, así como su entalpía y entropía; debe señalarse que
todas estas propiedades se determinan por la dependencia de la presión y la
temperatura. A la hora de seleccionar un refrigerante teniendo en cuenta las
propiedades termo físicas debe considerarse lo siguiente:
Punto de ebullición. La temperatura de ebullición del refrigerante debe
corresponder a una presión ligeramente superior a la atmosférica.
Grado de compresión. Debe ser pequeño para disminuir el trabajo del compresor
y reducir las pérdidas volumétricas del mismo.
18
Punto de congelación. Debe ser el menor posible para evitar que el refrigerante
se congele en el evaporador cuando se requieren lograr bajas temperaturas.
Exponente adiabático. (k = Cp/Cv) Para mayores valores del coeficiente
adiabático mayor será el trabajo realizado por el compresor y mayor será la
temperatura final de la compresión para iguales relaciones de presión (grado de
compresión).
Capacidad frigorífica. Tanto la capacidad frigorífica específica (q) como la
capacidad volumétrica (qv) del refrigerante deben ser grandes para compresores
alternativos y pequeños para compresores centrífugos. En compresores alternativos
cuanto mayor sea qv tanto mayor será el volumen de gas requerido para alcanzar la
capacidad frigorífica deseada, y por tanto el compresor necesita menor volumen de
cilindro y sus dimensiones exteriores pueden disminuir a medida que aumenta qv.
Los compresores centrífugos aumentan su eficiencia con el aumento del volumen de
gas que comprime, por lo que para estas máquinas se recomienda utilizar
refrigerantes con pequeñas capacidades volumétricas.
Punto crítico. Debe ser el mayor posible. En dependencia de la presión de vapor
saturado los agentes de trabajo se clasifican en:
- De alta presión. Son aquellos en lo que la presión de vapor saturado a la
temperatura de 30 C es superior a las 20 atm (2 MPa). Ejemplo: Freón 13 y Dióxido
de carbono (CO2).
- De presión media. Son aquellos en los que la presión de vapor saturado a
19 temperatura de 30 C oscila entre 20 y 3 atm (2 0,3 MPa). Ejemplo: amoníaco,
R-12, R-22, etc.
- De presión baja: Son aquellos en que la presión de vapor a la temperatura de 20 C
es inferior a 0,3 MPa (3atm). Ejemplo: R-11, agua, entre otros.
1.5. Sala de recepción de planta frigorífica.
Los sistemas de refrigeración -implementados tanto en plantas frigoríficas como en
refrigeradores domésticos- pueden catalogarse primeramente conforme las
denominadas "zonas de frío" o temperaturas de frío para las cuales estos estén
diseñados.
19
1.5.1 Una zona de frío
Es el clásico arreglo en el cual el sistema opera bajo una sola temperatura de
régimen de frío, es decir, entre una temperatura de condensación y una sola
temperatura de evaporación del refrigerante.
1.5.2 Dos o más zonas de frío
Es aquel sistema en el cual el refrigerante condensado a una sola temperatura se
evapora a distintos valores en función de distintos procesos. A modo de ejemplo, y
para una planta frigorífica, una cámara de congelado y una cámara de productos
frescos requieren distintas temperaturas de régimen y, por lo tanto, distintas
temperaturas de evaporación del refrigerante.
1.6. Sistemas de refrigeración conforme alimentación de refrigerante.
1.6.1 Expansión seca
Se les denomina sistemas de expansión seca, o directa a los sistemas frigoríficos en
los cuales la evaporación del refrigerante se lleva a cabo a través de su recorrido por
el evaporador, encontrándose este en estado de mezcla en un punto intermedio de
este. Estos sistemas, si bien son los más comunes, suelen ser de menor capacidad
que los de recirculación de líquido.
1.6.2 Con recirculación de líquido
Lo que diferencia a los sistemas de recirculación de líquido a los de expansión
directa es que el flujo másico de líquido a los evaporadores supera con creces al flujo
de vapor producido en el evaporador. Es común el apelativo de
“sobrealimentación de líquido” para los evaporadores de estos sistemas. Estos
20 sistemas son preferentemente utilizados en aplicaciones industriales, con un
número considerable de evaporadores y operando a baja temperatura.
20
1.7. Tipos y Configuración de sistemas de refrigeración
1.7.1 Refrigeración por compresión
La refrigeración por compresión desplaza la energía térmica entre dos focos; creando
zonas de alta y baja presión confinadas en intercambiadores de calor, mientras estos
procesos de intercambio de energía se suceden cuando el fluido refrigerante se
encuentra en procesos de cambio de estado; de líquido a vapor, y viceversa. El
proceso de refrigeración por compresión se logra evaporando un gas refrigerante en
estado líquido a través de un dispositivo de expansión dentro de un intercambiador
de calor, denominado evaporador. Para evaporarse este requiere absorber calor
latente de vaporización. Al evaporarse el líquido refrigerante cambia su estado a
vapor. Durante el cambio de estado el refrigerante en estado de vapor absorbe
energía térmica del medio en contacto con el evaporador, bien sea este medio
gaseoso o líquido. A esta cantidad de calor contenido en el ambiente se le denomina
carga térmica. Luego de este intercambio energético, un compresor mecánico se
encarga de aumentar la presión del vapor para poder condensarlo dentro de otro
intercambiador de calor conocido como condensador. En este intercambiador se
liberan del sistema frigorífico tanto el calor latente como el sensible, ambos
componentes de la carga térmica. Ya que este aumento de presión además produce
un aumento en su temperatura, para lograr el cambio de estado del fluido refrigerante
y producir el subenfriamiento del mismo- es necesario enfriarlo al interior del
condensador; esto suele hacerse por medio de aire y/o agua conforme el tipo de
condensador, definido muchas veces en función del refrigerante. De esta manera, el
refrigerante ya en estado líquido, puede evaporarse nuevamente a través de la
válvula de expansión y repetir el ciclo de refrigeración por compresión.
1.7.2 Tipos de compresión
Por su parte, los sistemas de refrigeración por compresión se diferencian o separan
en dos grandes tipos:
1. Sistemas de compresión simple.
2. Sistemas de compresión múltiple.
21
3. Sistemas de compresión simple
Eleva la presión del sistema mediante una sola carrera de compresión. Es el más
común de los sistemas de refrigeración utilizado en refrigeradores y equipos de aire
acondicionado. De compresión simple conocido también como:
Sistema de una etapa. Es el sistema de refrigeración más ampliamente utilizado
debido a su simplicidad y versatilidad. Su particularidad, no obstante, consiste en que
por lo general para lograr bajas temperaturas capaces de absorber grandes cargas
térmicas, debe alcanzar elevadas relaciones de compresión. Se puede aplicar en
refrigeradores domésticos, vitrinas frigoríficas comerciales, equipos de aire
acondicionado de todo tipo, y sistemas que no absorban grandes cargas frigoríficas.
4. Sistemas de compresión múltiple
Solución de compresión ideal para bajas temperaturas debido a las altas relaciones
de compresión que estos sistemas superan.
Configuración de sistemas de compresión
Sistemas de expansión directa: La válvula de expansión termostática genera la
expansión directa del refrigerante en este tipo de sistemas frigoríficos. De
compresión múltiple:
Sistema de doble etapa. La doble etapa permite, mediante un compresor de doble
etapa, alcanzar elevadas relaciones de compresión y, por lo tanto, menores
temperaturas con capacidad de absorber mayor carga térmica. Sistema propio en
cámaras de congelado de alta eficiencia energética.
Sistema en cascada. La compresión múltiple en cascada permite, mediante dos
circuitos de refrigeración de una etapa "semi independientes" y con distintos
refrigerantes, alcanzar temperaturas cercanas a los - 80 ºC. Propio en equipos de
laboratorio para almacenamiento de muestras biológicas.
Sistema de compresión múltiple con enfriador intermedio de tipo abierto. Esta
modalidad de compresión múltiple permite, mediante dos compresores y un estanque
presurizado conectado entre ambos, realizar una expansión y enfriamiento del
22
refrigerante en circulación antes de ingresar a la etapa de alta presión. Propio de
sistemas industriales.
Sistema de compresión múltiple con enfriador intermedio de tipo cerrado.
A diferencia del sistema anterior, al cual también se le puede denominar “de
inyección total”, aquí se produce una “inyección parcial” del refrigerante al interior del
estanque a fin de producir un enfriamiento.
1.8. Fluidos refrigerantes.
Los fluidos refrigerantes se pueden clasificar en:
1. Hidrocarbonatos halógenos (HCs), [Freones].
2. Hidrocarbonatos puros
3. Compuestos inorgánicos
4. Mezclas azeotrópicas
5. Mezclas no azeotrópicas
1- Los hidrocarbonatos halogenados: Son hidrocarbonatos que contienen en su
composición, uno o más de los siguientes halógenos: Cl, F, Br. O y el
hidrogeno puede o no aparecer. Dentro de los mismos pueden encontrarse:
CCl3F - Tricloromonofluormetano, R-11 (CFC-11)
CHClF2 - Monoclorodifluormetano, R-22 (HCFC-22)
CHF2CHF2 - Tetrafluoretano, R-134 (HFC-134)
CF3CH2F - Tetrafluoretano, R-134a (HFC-134a)
CBrF3 - Bromotrifluormetano, R-13B1 (B1 indica o no. de átomos de Br)
2- Hidrocarbonatos puros: Siguen la misma regla de designación de los
hidrocarbonatos halogenados (hasta el número 300), son adecuados
especialmente para operar en industrias del petróleo y la petroquímica. Como
por ejemplo:
CH4- Metano, R-50 (HC-50).
CH3CH3- Etano, R-170 (HC-170).
CH3CH2CH3- Propano, R-290 (HC-290).
CH (CH3)3- Isobutano, R-600a (HC-600a).
23
3- Compuestos inorgánicos: Estos compuestos son designados con, 700 más su
peso molecular.
Como por ejemplo:
NH3 - Amoniaco, R-717.
CO2 - Dióxido de carbono, R-744.
SO2 - Dióxido de azufre, R-764
4- Mezclas azeotrópicas: Una mezcla azeotrópica de dos sustancias es aquella
que no puede ser separada en sus componentes por destilación. Un
azeotropo evapora y condensa como una sustancia simple con propiedades
diferentes de las de cada uno de sus constituyentes.
Como por ejemplo:
R 500, 502, 503, 504, R404a
En la figura 1.1 se muestra un diagrama de una mezcla azeotrópica
Figura 1.1: Diagrama de una mezcla azeotrópica.
Fuente: (Desiré Díaz, 2015)
24
Datos del refrigerante 404A empleados en el sistema.
Muchos factores deben tenerse en cuenta al elegir un refrigerante. Estos factores
pueden agruparse en propiedades termodinámicas, químicas y físicas.
1. Termodinámicas: Presiones a las temperaturas de evaporación y de
condensación, punto de congelación, volumen puesto en juego por toneladas de
refrigeración, potencia por toneladas de refrigeración y coeficiente de
funcionamiento.
2. Químicas: Inflamabilidad, toxicidad, reacción con los materiales de construcción,
daño a los productos refrigerados.
3. Físicas: Tendencia a las fugas y detección, viscosidad y conductividad térmica,
acción sobre el aceite, costo, preferencia personal.
Criterios de selección
Ebullición y presiones de condensación: Las presiones de trabajo deben
ser lo suficientemente bajas para que el material que contiene al refrigerante
sea de poco peso. Por otro lado, las presiones han de ser, con preferencia,
superiores a la atmosférica, para evitar que el aire entre en el sistema en el
caso de fugas.
Punto de congelación: El refrigerante debe trabajar por encima de su
temperatura de congelación, por lo que es deseable un punto de congelación
bajo.
REFRIGERANTE R- 404A Es una mezcla (HFC-125 / HFC-143a / HFC-134a)
desarrollada para servir como refrigerante alternativo a largo plazo del R-502 y del
HCFC-22, en aplicaciones comerciales de temperatura baja y media. Este producto
es un HFC y por lo tanto no está programado para su descontinuación gradual bajo
la presente regulación. El R-404A es recomendado para hacer la adecuación de
congeladores de supermercados, máquinas expendedoras de bebidas, exhibidores
25
de productos refrigerados, máquinas para fabricar hielo y transportes con cámara de
refrigeración. Se lubrica con aceite polio léster.
26
CAPÍTULO II. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Metodología empleada para el cálculo de la carga térmica
La principal causa de consumo energético en una instalación frigorífica lo constituyen
las cargas térmicas que hay que vencer para llevar los locales y productos a la
temperatura deseada.
La cantidad de calor a extraer de la cámara se calcula por día (24 horas) y se toma
de 16 a 20 horas diarias de operación del equipo de refrigeración para vencer dicha
carga, dejando las horas restantes del día para descongelación de los serpentines y
como un factor de reserva para cargas pico poco frecuentes. (Heidy Rodríguez,
2007).
Cuando estas cámaras operan a más de 0 C es práctica general tomar 16 horas
de operación, lo que permite suficiente tiempo de parada de los compresores para
que el aire de la cámara (sobre 0 C) pueda utilizarse para deshielo. No obstante en
tiempos de verano con altas temperaturas se trabajan 20 horas diarias solo
deteniendo las máquinas en el horario pico.
Métodos de Cálculo de Carga térmica.
Se usan dos formas o métodos de cálculo de carga térmica de cámaras de
refrigeración comercial, según el volumen interno de la cámara y la precisión que se
requiere para este cálculo. El más utilizado y práctico es el método general (Heidy
Rodríguez, 2007, M. Iglesias, 2005).
2.1.1. Métodos General de Cálculo de Carga Térmica.
En este método la carga térmica (Q) de una cámara de refrigeración comercial, se
descompone en las cargas parciales que relacionamos a continuación.
Q1- Carga de transmisión de calor por conducción a través de las paredes, techos y
pisos de las cámaras.
Q2- Carga del producto a conservar en la cámara.
Q3- Carga de infiltración del aire exterior en la cámara.
27
Q4- Carga miscelánea, que comprende las cargas térmicas debidas a personas y a
Equipos eléctricos en el local.
Por tanto:
(1) 4321 QQQQQ
Estás cargas térmicas se expresan en kcal/24 h o kcal/h.
Para el cálculo de la carga térmica empleamos la metodología propuesta por
ASHARE HANDBOOK, Refrigeration. Este elemento nos permite conocer las
necesidades reales a las que el sistema de frío deberá dar respuesta.
Ganancia de calor: Este concepto se determina como la sumatoria de las ganancias
a través de los distintos elementos constructivos (paredes, tabiques, cubiertas o
techos y a través del piso), producidas por la existencia de diferencias de
temperaturas entre los medios en cuestión y a causa de la acción de los rayos
solares sobre la edificación.
Paso 1. Ganancia a través de las paredes, tabiques cubiertas o techos.
Se emplea la expresión siguiente:
(2) tKFQ r **1
Donde:
Q1 Ganancia de calor, W.
F Superficie del elemento constructivo, m2.
Kr Coeficiente de transmisión de calor a través de todo el elemento constructivo,
W/m2 ºC.
Δt Diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior de la cámara. (oC)
El coeficiente Kr se determina por la expresión:
(3)
2
1
1
1
1
Kr
28
Donde:
- Coeficiente pelicular de transferencia de calor por el interior y el exterior de la
cámara respectivamente ( CmW º/ 2 ).
- Espesores de los diferentes materiales de construcción de las estructuras (m).
-Conductividad térmica de los diferentes materiales de construcción de las
estructuras ( CmW º/ )
La Composición de la pared es Zinc, poli espuma, Zinc, hormigón,
e , e - Coeficiente pelicular de transferencia de calor = 8 W/ m2 ºC
En la tabla 3. (Polaina, Lásara) se muestran los valores de conductividad térmica de
los materiales empleados en las cámaras frigoríficas.
Materiales Espesor (m)
Conductividad térmica (W/ ºC)
Poli-espuma 0,09 0,03
Hormigón 0,43 1,50
Zinc 0,02 64
Tabla 3: Valores de conductividad térmica de los materiales de las cámaras
frigoríficas.
Fuente: Polaina, Lásara.
En el caso de las puertas los materiales empleados son Zinc y poli espuma y sus
espesores son mpoli 09,0,
mzinc 02,0 y el techo está fabricado de poli espuma
y hormigón con unas dimensiones de 9,9 m de largo por 5,4 m de ancho.
El sistema que se analiza en la investigación posee 1 cámara de mantenimiento
congelado y 1 túnel de congelación, la transmisión de calor por la estructura se
analizó para cada una y las dimensiones así como la composición de la estructura de
cada una de ellas es la siguiente.
El coeficiente de transmisión de calor calculado (Kr) es el mismo para todas las
cámaras y túneles ya que fueron utilizados los mismos elementos constructivos y se
calculan a partir de la expresión 3.
29
CmWCmW
m
CmW
m
CmW
m
CmW
m
CmW
Kr
º/8
1
º/5,1
043,0
º/64
002,0
º/032,0
09,0
º/64
002,0
º/8
1
1
222222
CmWKr º/234,0 2
Las dimensiones de cada recinto aparecen en la tabla 4.
Tabla 4. Dimensiones de los recintos.
Recinto Largo
(m)
Ancho
(m)
Altura
(m)
Pared 1
(m2)
Pared 2
(m2)
Pared 3
(m2)
Pared 4
(m2)
*Puerta
(m2)
Techo
(m2)
123 11,25 11,05 4,26 47,93 47,07 41,68 47,07 6,25 124,31
Túnel 1 16,85 5,10 4,05 68,24 20,66 61,99 20,66 6,25 85,94
Las puertas miden 2.50 x 2.50 m
De la tabla anterior se determina el área total de cada cámara.
Tabla 5. Área total de cada cámara
Recinto 123 Túnel
Área total m2 438,62 349,68
En la tabla 6 se muestra la diferencia de temperatura en cada cámara a través de las
paredes con el medio exterior a ellas.
Tabla 6. Diferencia de temperatura a través de las paredes.
Superficie
)(º
123
C
camara
t
)(ºC
túnel
t
Pared 1 36 45
Pared 2 0 45
Pared 3 36 45
Pared 4 36 57
Puerta 36 45
Techo 56 57
A partir del empleo de la expresión (2) se obtiene el valor de Q1 para cada pared que
conforman las cámaras como se muestra en la tabla 7
30
Tabla 7. Ganancia a través de las paredes, tabiques cubiertas o techos
Recinto
Pared 1
(W)
Pared 2
(W)
Pared 3
(W)
Pared 4
(W)
Puerta
(W)
Techo
(W)
Total de
Q1 (W)
123 558,02 0 485,26 548,01 72,77 2251,30 3915,36
Túnel 993,10 300,66 902,14 380,84 90,96 1584,20 4251,90
Paso 2. Ganancia de calor de los productos durante su tratamiento térmico.
La cámara y el túnel se destinan a la conservación de pescado.
En la tabla 8, Se muestran algunas características asociadas a la conservación de
los productos en las cámaras.
Tabla 8. Características de los productos en las cámaras.
Recinto
Producto
cantidad
(kg)
Temp en recinto
(ºC)
Temp. Entrada
(ºC)
123 Pescado 30 000 -20 -20
Túnel Marisco 6 000 -29 6
Para determinar el calor que se aporta durante el tratamiento térmico del producto es
necesario saber si el producto se está manteniendo fresco, si se está congelando o si
se mantiene después de congelado y en función de ello se empleará una expresión.
Mantenimiento fresco
(4) pe TcmQ 2
Donde:
m Masa diaria del producto conservado (kg/h)
ec Calor específico del producto antes de congelarse (kcal/kg.0 K)
pT Diferencia de temperaturas: temperatura de entrada menos temperatura de
salida
Mantenimiento de la congelación y mantenimiento del producto fresco
ecmQ 2
En este caso el calor específico es el de cambio de fase.
31
Congelación
pe TcmQ 2
En este caso el ∆t se refiere a la diferencia de temperatura entre la cámara y la de
congelación del producto.
En la tabla 9. Se muestran el aporte de calor durante el tratamiento de los productos
por cámara. Para la realización de la tabla 9 se tomaron en cuenta los siguientes
valores del producto (Gómez, López 1992).
Temperatura de congelación del pescado - 2.2 ºC
Calor especifico antes de congelación del pescado 0,78 kcal/kg ºK = 3,264
kJ/kg ºK
Calor especifico de congelación del pescado 58 kcal/kg ºK= 242, 759 kJ/kg
ºK
Calor especifico después de la congelación del pescado 0,41 kcal/kg ºK=
1,716 kJ/kg ºK.
Tabla 9. Aportación de calor por los productos.
Recinto
Producto (W)
Conservación (W)
Congelación (W)
Conservación de la congelación.
( W)
Q2 Total
(W)
123 Pescado 0 134 866,11 0 134 866,11
Túnel Pescado 11 106 23602 0 34708
Paso 3. Ganancia de calor por infiltraciones de aire del exterior.
Esta ganancia de calor es difícil calcularla con exactitud, en caso de que se conozca
el aire que entra del exterior se puede emplear la expresión:
(5) )( 123 hhmQ
Donde:
m = Es la masa de aire que entra en la cámara en 24 horas kg/24h
h2 = Entalpía del aire exterior
h1 = Entalpía del aire interior.
32
Como no conocemos la cantidad de aire que entra del exterior nos auxiliaremos de la
siguiente expresión.
(6) )(1
)( 123d
lhhVQ
m
Donde:
V = Es el volumen de la cámara m3.
m = Volumen especifico medio entre las condiciones interiores y exteriores m3/kg.
l/d = Tasa diaria de renovación de aire.
Los volúmenes de las cámaras, volúmenes específicos del aire a así como la tasa de
renovación se muestra en la tabla 10.
Tabla 10. Volumen de las cámaras y propiedades del aire.
Recinto
Volumen (m3)
Volumen especifico
interior (m3/kg)
Volumen especifico
exterior (m3/kg)
Volumen especifico
interior (m3/kg) l/d
123 530 0,718 0,827 0,7725 2,5
Túnel 348 0,692 0,827 0,7595 3,1
Los valores l/d son consultados en (Gómez, López (1993)) y el volumen especifico
del aire según la carta psicometría y las temperaturas interiores y exteriores a la
cámara.
En la tabla 11. Aparecen los valores de temperatura del aire en el interior y el exterior
de las cámaras.
Tabla 11. Entalpia del aire en las cámaras y aporte de calor
Recinto Entalpía
interior (kJ/kg)
Entalpía
exterior (kJ/kg)
Ganancia de
calor Q3
(W)
123 -19,3 30,3 1 181,58
Túnel -28,8 30,3 1 165,91
33
Paso 4. Ganancia de calor durante la explotación.
(7) 3214 qqqQ
Ganancia de calor por la iluminación q1.
Ganancia de calor por la presencia de personas q2
En la tabla 13, aparecen las cantidades de personas por recinto y el aporte de calor
al sistema.
Tabla 13. Aporte de calor por personas
En la expresión q2=350●n, el valor 350 W se refiere a la emisión de calor de una
persona al efectuar trabajos físicos pesados, y n la cantidad de personas.
Ganancia de calor por el trabajo de los motores eléctricos q3
En la tabla 14, aparecen las características de los motores en cada una de las
cámaras y su aporte en calor
En la tabla 12, aparecen las características de la iluminación en cada uno de los recintos.
Tabla 12. Iluminación por cámaras.
Recinto
Cantidad de
lámparas
Potencia (W)
Potencia total (W)
)(
25,11
W
Nq
Corrección por tiempo de trabajo
Fc=0,025
(W)
123 12 36 432 540 13,5
Túnel 6 36 108 135 3,375
Recinto
Cantidad de
Personas
q2=350●n (W)
Corrección por tiempo de trabajo
Fc=0,025
(W)
123 2 700 17,5
Túnel 2 700 17,5
34
Tabla 14. Motores en los recintos.
2.2. Determinación de la eficiencia energética del sistema de refrigeración.
En el sistema de refrigeración analizado la compresión de los vapores de se efectúa
a través de 3 unidades condensadoras, compuesta por dos unidad condensadora
con compresor semi hermético doble etapa, condensación por aire, Bitzer
LH135/s6g-25.2y. R404a para el túnel de congelación y una unidad condensadora
con compresor semi hermético, condensación por aire, BITZER LH135/4NCS-12.2Y.
R404A para la cámara de mantenimiento congelado, los parámetros de trabajo
según el fabricante y sus características se muestran en la tabla 15.
Tabla 15. Características de las unidades compresoras instaladas
Motores
Potencia
(kW)
Presión
succión (bar)
Temperatura
Succión (ºC)
Presión
descarga (bar)
Unidad
Condensadora 1
18,5 1,0 -30 16,0
Unidad
Condensadora 2
18,5 1,0 -30 16,0
Unidad
Condensadora 3
15 2,0 -20 16,0
Una vez conocidos los valores de las variables de presión y temperatura en las
unidades compresoras conociendo las temperaturas en los recintos (anexo III) se
calcula el flujo de líquido que se necesita para vencer la carga térmica en cada una
de las fuentes y para ello emplearemos la expresión:
(8) ErmrQ
Donde: mr es el flujo de líquido kg/s
Er, es el efecto refrigerante kJ/kg y representa la diferencia de entalpía entre la salida
y la entrada del evaporador y su valor depende de la temperatura de evaporación.
Cámaras
Cantidad de motores Potencia (W)
123 2 3 400
Túnel 4 22 800
35
En la tabla 17, aparecen los valores del efecto refrigerante y los flujos de amoniaco
por evaporador. El valor de flujo sale por el despeje de la ecuación 7
Tabla 17. Flujos de líquido de cada sistema
Recinto Carga térmica
(kW)
Efecto refrigerante
(kJ/kg)
Flujo (kg/s)
Cámara 30,807 1 278,2 0,0241
Túnel
96,053
1 264,7 0,4713
Posteriormente se calcula el trabajo de cada compresor así como su potencia.
Tabla 18. Potencia de trabajo de los compresores
Unidad Flujo
(kg/s)
Trabajo
(kJ/kg)
Potencia
compresor (kW)
1 0,4713 39,3 18,5
2 0,4713 39,3 18,5
3 0,241 62,3 15
El trabajo de los compresores es el resultado de la diferencia de entalpía entre la
salida y entrada de cada uno de ellos y al multiplicarlo por el caudal másico asociado
a la succión de estos, obtenemos la potencia de los mismos.
Finalmente para poder valorar el calor que debe ser rechazado en el condensador se
debe sumar la carga térmica total más la potencia de compresión total
(9) comptermcond PQQ
kWQcond 86,178
36
El coeficiente de funcionamiento de la instalación se determina por la expresión
(10) compP
QCOP Q – Carga térmica total. Pcomp –Potencia Compresores
4,252
86,126
compP
QCOP
37
CAPITULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
En este capítulo se analizan los resultados y se comparan los diferentes valores su
influencia, así como, se toman en cuenta los parámetros que definen la eficiencia del
sistema a instalar.
3.1. Tratamiento de los resultados de la carga térmica.
En la tabla 21, se puede observar el resultado de las cargas térmicas calculadas en
cada uno de los componentes del sistema.
Tabla 21. Análisis de los resultados de la carga térmica en W.
Ganancia de calor Cámara Túnel
Paredes ,techos, pisos y puertas 3 915,36 4 251,90
Producto 37 762,51 34 708
Infiltración de aire 1 181,58 1 165,91
Iluminación 17,5 17,5
Motores 7 600 22 800
Personas 13,5 3,38
Total 50 490,45 62 946,69
La ganancia final de calor a vencer por el sistema es aproximadamente 113,4 kW.
Teniendo en cuenta las ganancias de calor no consideradas o errores cometidos en
las aproximaciones se emplea un factor de seguridad (López, Antonio 1998) que
depende de la fiabilidad de los datos empleados que se ha tomado un 10%, lo que
quiere decir que al valor obtenido de carga térmica se le adiciona este por ciento por
cada recinto como se muestra en la tabla 22. Como herramienta que facilita sus
análisis se realizaran comparaciones mediante gráficos de la influencia de cada uno
de estos parámetros en el total de la carga a asimilar por los diferentes recintos.
Tabla 22. Carga térmica en los recintos, teniendo en cuenta el factor de seguridad
Ganancia de
calor Cámara Túnel
Total 50 490,45 62946,69
Total + 10 % 55 539,495 69 241,359
De esta forma el valor de la carga térmica total resulta 124,780 kW.
38
3.2 Valoración económica
Con la implementación de la nueva tecnología en la Planta de Pescado de la UEB
Industria se podrá congelar las producciones diarias del proceso productivo, los
indicadores de eficiencia industrial serán mejores, ya que el producto que se obtiene
llegará a la congelación nada más que se procese. Se contará con una tecnología de
punta, que su inversión se recupera en 2 años, puesto que con esta capacidad de
congelación y almacenamiento se podrán aumentar las producciones de
conformados y otros subproductos derivados de las especies de pescado.
39
3.3 Valoración ambiental.
El impacto medio ambiental que están teniendo los refrigerantes y sustancias
químicas sobre la atmósfera es una preocupación de la comunidad mundial, por ello
además del problema de agotamiento del ozono tiene lugar otro fenómeno
atmosférico, que puede tener un efecto desbastador sobre nuestro planeta, es el que
se conoce con el nombre de "Efecto invernadero" que igualmente causan en la
atmósfera los contaminante y que tienen como consecuencia un aumento normal de
las temperaturas del globo terrestre.
En la siguiente figura se muestra el potencial de calentamiento de la tierra por
hidrocarburos de los diversos CFC y sus posibles sustitutos:
Figura 1.2. Efecto de algunos refrigerantes sobre el medio ambiente. Fuente: Sitio web refrigeración Matanzas, Tema I.
La siguiente figura ilustra los distintos efectos que ejerce sobre el medio ambiente los
diversos productos químicos. Estos efectos son el potencial de agotamiento del
ozono que se nuestra en el eje vertical y el potencial de calentamiento de la tierra
que se muestra en el eje horizontal; la duración e la vida en la atmósfera
representada por el tamaño de los círculos. A los efectos de referencia téngase en
cuenta que el CFC-11 con un ODP y un GWP de 1 y una duración en la atmósfera de
60 años.
40
Figura 1.3. Impacto ambiental de algunos refrigerantes.
Fuente: Sitio web refrigeración Matanzas, Tema I.
Teniendo en cuenta los efectos negativos que tiene para el planeta los refrigerantes
más usados en la actualidad, distintas organizaciones se han pronunciado sobre la
necesidad de su sustitución por otros, que atenten menos contra el medio ambiente.
A este fin se han dictado distintos acuerdos internacionales que establecen los
límites de empleo, entre los que pueden citarse:
a) Protocolo de Montreal: Celebrado el 14 de septiembre de 1987, que limita la
producción de los CFC a un 45 % hasta el año 2002.
b) Protocolo de Londres: En junio de 1990 se realizó en Inglaterra una revisión de
estos acuerdos, cambiándose los niveles de reducción en cada uno de los años
pactados con la eliminación final en el año 2000.
c) Ley de Aire Limpio: Firmada por el presidente de Estados Unidos el cual prevé
un programa más acelerado para la progresiva reducción de los CFC. (aprobada
el 15 de noviembre de 1990).
41
En la figura siguiente se muestra gráficamente los efectos de todos estos programas:
Figura 1.4. Efecto de algunas leyes, protocolos y tratados internacionales.
Fuente: Sitio web refrigeración Matanzas, Tema I.
El 10 de Abril de 1992 en el Official Journal of de European Communities apareció
una nueva regulación que modifica la regulación Europea 594/91 existente hasta
esos momentos sobre plazos y fechas de eliminación de los CFC la cual fue
aprobada en la reunión de Copenhague efectuada en otoño de ese año, y establece
que a partir del 1 de enero de 1996 no habría más producciones de estos
clorofluorocarbonos completamente halogenados.
Otra muestra en este sentido es la postura del Food Marketing Institute (FMI), la cual
ha establecido todo un conjunto de indicaciones entre los que se encuentran:
Utilizar en todas las instalaciones nuevas o remodeladas el R-22 y no emplear de
forma inmediata el R-12 ni el 502.
Todo equipo de refrigeración a sustituir debido a la edad o por fallos debe ser de
R-22 o de alguno de los nuevos productos que sean ecológicamente limpios.
Solo será permitido el uso del R-22 como un refrigerante de tránsito y no
42
definitivo, pues este, aunque en menor medida, tiene consecuencias negativas
para el entorno, como fecha máxima de su empleo será el año 2030 el cual será
sustituido por refrigerantes seguros.
La implementación del nuevo equipamiento tecnológico que se propone instalar en la
Planta de Pescado de la UEB industria Coloma, trabaja con gas refrigerante R 404A
este es una mezcla casi azeotrópica de refrigerantes HFC-125, HFC-143a y R-134a,
con un potencial de agotamiento del ozono igual a cero. Fue
formulado para emular las propiedades del R-502, haciéndolo útil para una gran
cantidad de aplicaciones a media y baja temperatura, además los condensadores de
las unidades son por tiro forzado de aire, lo cual no conlleva a tener que utilizar agua
para el enfriamiento del sistema.
43
CONCLUSIONES.
1. Se logró realizar el estudio para la instalación de un nuevo equipamiento
tecnológico para la congelación y mantenimiento de los productos pesqueros
en la Planta de Pescado de la UEB Industria Coloma, el cual fue presentado
en el plan de inversiones de la Empresa pesquera Industrial de la Coloma
para el año 2014 y aprobado para su ejecución en ese propio año.
2. Se logró determinar la cantidad de calor que debe ser extraída o eliminado en
los recintos después de instalado el nuevo equipamiento, que equivale a
124,780 kW.
3. Se logró seleccionar el equipamiento tecnológico a emplear para lograr la
congelación y mantenimiento de los productos pesqueros y sus derivados en
la Planta de Pescado de la UEB Industria Coloma. Compuesto por: dos
unidades condensadora con compresor semi hermético doble etapa,
condensación por aire, Bitzer LH135/s6g-25.2y con R404a para el túnel de
congelación, con capacidad de 6 toneladas y una unidad condensadora con
compresor semi hermético, condensación por aire, BITZER LH135/4NCS-
12.2Y con R404A para la cámara de mantenimiento congelado, con capacidad
de almacenamiento de 30 toneladas.
4. La implementación de la nueva tecnología se llevó a cabo en el año 2014,
obteniendo muy buenos resultados hasta el momento.
44
RECOMENDACIONES.
1. Comenzar a trabajar en las acciones constructivas para mejorar las
condiciones de los recintos.
2. Capacitar el personal que trabajará con la tecnología propuesta.
3. Trabajar en nuevos proyectos de inversión de refrigeración que trabajen con
refrigerantes ecológicos.
45
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
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ANEXO I. DIAGRAMA DE REFRIGERACIÓN
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![Comentario [LT1]: Montes de Oca](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/62c48bfea73b11533a0b5d2d/comentario-lt1-montes-de-oca.jpg)
