Sistemas de congelación mecánica

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Sistema de congelación mecánica

Cualquier sistema que utiliza energía eléctrica para producir aire frío y que depende de un sistema de refrigeración. El aire frío pasa continuamente sobre el producto alimenticio, y al hacerlo, elimina el calor. Los sistemas de congelación mecánica se caracterizan por una gran inversión de capital, un importante costo de mantenimiento preventivo continuo y un considerable compromiso permanente con el espacio en la planta. Por otra parte, la refrigeración resultante se produce a una fracción del costo consumible de la refrigeración criogénica. Los sistemas de refrigeración consisten en una tecnología ampliamente utilizada y, en cierta forma, están presentes en prácticamente todas las plantas de procesamiento de alimentos. En algunos casos, los sistemas de refrigeración mecánica tienden a deshidratar o eliminar la humedad del producto. En algunos productos, esto no es un problema. En otros, es una cuestión importante relacionada con la calidad o el rendimiento.


Refrigeración mecánica

La refrigeración es la extracción de calor de una cámara (carga de refrigeración) para alcanzar temperaturas inferiores a la temperatura ambiente. Después de la extracción, el calor se transfiere a un condensador y se disipa al aire o al agua. El propósito de los sistemas de refrigeración en la elaboración de alimentos es preservar la calidad y retrasar el deterioro; en la recuperación de compuestos orgánicos volátiles, se trata de condensar y capturar emisiones nocivas del vapor; y, en la industria del gas natural líquido, se trata de facilitar el almacenamiento y el transporte del gas natural.


El 90 por ciento de la refrigeración industrial de Estados Unidos es proporcionada por sistemas mecánicos

Más del 90 por ciento de la refrigeración industrial de Estados Unidos es proporcionada por sistemas mecánicos que utilizan amoníaco como refrigerante. Las unidades de refrigeración mecánica son sistemas dedicados, instalados en plantas industriales individuales y adquiridos y operados por las empresas industriales. La refrigeración se alcanza cuando el refrigerante, que circula en el sistema, extrae la energía térmica de la cámara a enfriar (carga). La energía térmica (el calor latente de la evaporación) se absorbe a medida que el refrigerante líquido experimenta un cambio de fase a un estado gaseoso. Los sistemas constan de cuatro elementos básicos conectados con la tubería en un circuito cerrado que hace circular el refrigerante. Los compresores (en general) utilizan impulsores giratorios accionados por motor para generar presión de gas. El refrigerante gaseoso entra en el compresor a baja presión y a baja temperatura y sale a alta presión y alta temperatura. Dentro de las bobinas del condensador, el refrigerante gaseoso se condensa hasta alcanzar el estado líquido. Para facilitar el cambio de fase, el condensador disipa la energía térmica al agua o al aire del ambiente. El refrigerante de alta presión sale a una temperatura más baja. Una válvula de expansión controla el flujo del refrigerante líquido de alta presión al evaporador. A medida que el refrigerante pasa a través de la válvula de expansión, se enfría aún más debido al efecto Joule-Thomson; el principio científico que establece que la temperatura de una corriente se reduce cuando se fuerza a través de una boquilla estrecha y se deja expandir. Dentro del evaporador, el refrigerante líquido se vaporiza a un estado gaseoso. La vaporización requiere energía térmica, que se extrae de la carga del proceso industrial (alimentos a enfriar). El refrigerante regresa al compresor para repetir el ciclo.


Intercambiador de calor de núcleo de alta presión

Los intercambiadores de calor son dispositivos que transfieren el calor de un líquido caliente a uno frío. La barrera entre los dos líquidos es una pared metálica, como la de un tubo o tubería. En muchas aplicaciones de ingeniería, se recomienda aumentar la temperatura de un líquido mientras se enfría otro. Esta doble acción se logra de forma económica mediante bobinas, evaporadores, condensadores y refrigeradores, que pueden considerarse intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor están diseñados con diversos mecanismos de flujo. El diseño de tubos concéntricos consiste en una tubería colocada dentro de otra. El líquido frío fluye a través del tubo interior, y el fluido caliente fluye en la misma dirección a través del espacio anular entre el tubo externo y el interno. El calor se transfiere del líquido caliente a través de la pared del tubo interior (lo que se denomina «superficie de calentamiento») al líquido frío. Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos también pueden funcionar a contraflujo, donde los dos fluidos fluyen en direcciones paralelas pero opuestas. El diseño de carcasa y tubo utiliza un conjunto de tubos a través del cual fluye uno de los líquidos. Estos tubos están rodeados por una carcasa que permite que el otro líquido fluya a través de los espacios entre los tubos. En la mayoría de los diseños de este tipo, el líquido libre fluye aproximadamente de forma perpendicular a los tubos que contienen el otro líquido; lo que se conoce como «intercambio de flujo cruzado». El diseño de la aleta de placa utiliza láminas metálicas soldadas en los canales internos para transportar una corriente del líquido más caliente a enfriar. Las aletas soldadas a la superficie exterior de estos canales facilitan una transferencia de calor más rápida y eficiente a la corriente del líquido frío en el exterior de los canales.

 

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