Cada sistema es diferente a los demás, opera bajo sus propias condiciones y responde a las necesidades concretas de una planta de producción. La selección y aplicación correcta de los componentes de una instalación frigorífica exigen un estudio técnico presentado por un especialista idóneo y con amplia experiencia.
Por: José Ignacio Melo*
La preparación del personal para el manejo, mantenimiento y operación de los equipos es otra característica de la refrigeración industrial.
Un sistema debe identificarse con las funciones específicas para las que está destinado, ya sea pre-enfriamiento, enfriamiento rápido, congelación, atemperación, maduración, secamiento, deshidratación u otras características.
Para un proyecto nuevo o el ensanche de una instalación frigorífica se requieren inversiones para adecuarse a las necesidades de producción, mejorar la eficiencia global de los procesos, reducir los gastos de energía o innovar la tecnología.
La adecuada aplicación y selección de los elementos de un sistema de refrigeración para una planta industrial particular es el resultado de la experiencia y buen criterio de los ingenieros a cargo del proyecto. Una instalación frigorífica debe producir la capacidad de refrigeración solicitada bajo las condiciones correctas de temperatura, humedad, velocidad de aire y calidad del mismo ajustado a las exigencias a los requisitos de producción.
Conveniencia técnica y económica
Son ampliamente conocidas las pérdidas de producto que ocurren durante los procesos de enfriamiento y congelación, las pérdidas por daños físicos, por deterioro o rotura de producto o las pérdidas por deshidratación. Ocurren en todo proceso pero que pueden minimizarse. Un diseño pobre eleva las perdidas a 3% o 4% de la producción, mientras que un diseño adecuado puede reducirlas a menos de 1%.
Las consideraciones económicas inciden sobre el tipo de sistema y equipo que se pueden presentar a consideración de un inversionista o del gerente financiero en la empresa. Quizás son las más importantes, en especial el análisis costo-beneficio de la inversión. Un inversionista puede buscar el menor costo inicial, la mejor forma de pago o el menor costo global incluida la operación y mantenimiento durante un período conveniente.
En aspectos energéticos las plantas deben proyectarse o reformarse con objetivos específicos, tendientes a reducir el consumo de energía y a incrementar la eficiencia total de la instalación. Dentro de esas metas de energía, hay un gran número de proyectos factibles como pueden ser:
- Reemplazar pequeños y medianos sistemas individuales por un sistema de amoníaco.
- Reemplazar viejos aislamientos de tuberías y cámaras refrigeradas por nuevos materiales de alto factor aislante y no contaminantes.
- Transformar sistemas de simple compresión de bajas temperaturas por sistemas de doble etapa o en cascada.
- Cambiar viejos compresores, a pistón o tornillo obsoletos, para controlar el consumo de energía según las condiciones de operación en tiempo real.
- Adicionar economizador a los tornillos existentes, si se está al tope de su capacidad la mayor parte del tiempo. Instalar enfriamiento de aceite por termosifón.
- Instalar sistemas de reciclamiento del aceite o refrigerante según el cado.
- Transformar la descongelación de evaporadores a usar gas caliente.
- Instalar control inteligente para operación automática del sistema.
- Muchas otras opciones a partir de las necesidades propias de su planta.
Cuándo un sistema satisface las demandas
Una empresa competitiva busca integrar en un proyecto planeado, estructurado y armónico el futuro de la organización. Una empresa de corto plazo piensa en términos de soluciones a la vista, va instalando cada equipo que la producción requiere o que se le ofrece a costo de oportunidad.
Un proyecto de frío industrial debe coordinar e integrar en un solo sistema tanto los equipos, de refrigeración y sus redes con el sistema de control y la producción de planta. Por tanto el ingeniero de diseño debe entender el producto, origen, magnitud y características y la interacción de los distintos factores de cargas, su asimilación y eliminación por el sistema de frío. Cada cuarto o proceso de la cadena de producción tiene características individuales.
El ingeniero de refrigeración industrial a cargo de un proyecto de cualquier dimensión buscará anticiparse con éxito a la realidad. Para lograrlo debe considerar los aspectos que se le presentan. Definir el problema como primer paso. Ser capaz de anticiparse al desempeño del sistema frente a las condiciones del clima o ambiente exterior y las condiciones de carga térmica de los procesos de planta. El sistema de frío deberá satisfacer las demandas máximas presentadas en cualquier momento y operar correctamente bajo toda condición de carga térmica parcial.
La información requerida debe incluir:
a. Capacidad financiera de la empresa y objetivo de la inversión
b. Información de la instalación
- Objetivo o propósito del sistema
- Ubicación
- Planos de construcción y características de edificios
c. Condiciones ambientales exteriores
- Temperaturas de bulbo seco y húmedo
- Humedad relativa
- Velocidad y dirección de vientos
- Exposición a cargas de sol
- Protección externa de las instalaciones
d. Análisis de cargas de los productos y procesos
- Flujos de producción
- Condiciones de entrada y salida
- Velocidad de enfriamiento o congelación
- Empaque, almacenamiento y manejo.
e. Otras cargas para el sistema de frío.
- Regímenes de operación de maquinarias y equipos.
- Iluminación
- Operarios
- Otros
f. Disponibilidades en planta para el sistema frigorífico.
- Energía eléctrica. Características de fuerzas y alumbrado.
- Agua Potable. Condiciones de dureza y concentración de sólidos.
- Redes de servicios de agua de condensación, aire comprimido, gas, etc.
- Espacios construidos o destinados para equipos y redes.
g. Otros beneficios y fines buscados con la instalación.
Medio ambiente y seguridad
Se debe integrar completamente la instalación con su entorno y medio ambiente buscando una operación muy normal y humanizada, acatando regulaciones, normas y códigos en especial lo tocante al desecho de calor, líquidos y vapores hacia el ambiente y el efecto sonoro de los equipos que integran el sistema.
La consideración de los aspectos de control y seguridad para las personas es de la mayor importancia. La preparación del personal en el manejo, mantenimiento y operación de los equipos caracteriza la refrigeración industrial. El riesgo potencial crece, no solo por la instalación en sí misma, sino por el desconocimiento y poca preparación del personal.
Fases de un proyecto
Las etapas de realización de un proyecto comprenden:
a. El diagnostico o formulación de requisitos
b. Análisis de productos y procesos
c. Diagrama de flujo de los procesos
d. Cálculo de capacidades
e. Diseño del sistema, especificaciones de equipos y materiales
f. Contratos de suministro e instalación
g. Montajes de redes, equipos y aislamientos
h. Puesta en marcha, pruebas, ajustes
i. Capacitación del personal a cargo de operación.
Con estos pasos se asegura una instalación frigorífica ajustada a las necesidades propias de cada uno de los proyectos que se proponga realizar.
*José Ignacio Melo es consultor en climatización y refrigeración industrial. Puede ser contactado en el correo [email protected]
