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Introducción al frío Introducción al frío Presentation Transcript

  • Curso precongreso ISES-ANES Universidad del Caribe, Cancún, Quintana Roo 31 de octubre al 2 de noviembre 2013 Enfriamiento Solar Isaac Pilatowsky Figueroa Roberto Best y Brown IER Universidad Nacional Autónoma de México Instituto de Energías Renovables, Departamento de Sistemas Energéticos, Coordinación de Refrigeración y Bombas de Calor, ipf@ier.unam.mx, rbb@ier.unam.mx
  • Curso de Enfriamiento Solar Contenido • • • • • • Introducción al frío Métodos de producción de frío Tecnologías solares Refrigeración solar Comercialización e Industrialización Experiencias internacionales y en México de investigación y desarrollo del enfriamiento solar • Diseño de una instalación frigorífica solar por absorción amoniaco-agua para producción de hielo (optativo)
  • INTRODUCCIÓN AL FRÍO View slide
  • “ La refrigeración es un industria invisible; muy pocos tienen una idea de la inmensa importancia que esta representa en nuestra calidad de vida ” Gustaf Lorentzen Word Conference on Refrigeration for Development, International Institute of Refrigeration, 1986 View slide
  • Imaginemos un mundo sin frío? Conservación, refrigeración y congelación de alimentos y medicinas Climatización de espacios en habitaciones y transporte Industria Entretenimiento
  • El frío ¿Que es ? ¿Como se cuantifica ? ¿Cuales son sus impactos ? ¿Como se produce ?
  • Qué es el frío? • Dentro de las múltiples acepciones que tiene el término frío, las que más tienen que ver con este fenómeno físico son: es un término que se aplica a los cuerpos cuya temperatura es muy inferior a la ordinaria del ambiente y a la que se refiere a la sensación que se experimenta por el contacto con cuerpos que están a temperatura baja. • Este término tiene un carácter relativo ya que lo que es o puede ser frío para otros no lo es. Sin embargo, se puede considerar como un contenido de calor a temperaturas bajas, llegando a ser nulo en la proximidad del cero en la escala absoluta de temperatura
  • Niveles de enfriamiento a)El enfriamiento propiamente dicho que va de los 24 a los 14 ªC, en donde se sitúa el bienestar humano y las temperaturas alcanzadas por diferentes procesos naturales como el enfriamiento evaporativo y el radiativo, el acondicionamiento del aire y la conservación de algunos productos perecederos. b)La refrigeración en donde comienzan a suceder los cambios de estado, principalmente del agua y en donde el abatimiento de la temperatura va desde la temperatura de 14 ºC hasta cerca los 0 ºC, en la mayoría de los casos no ocurre un cambio de fase. c)La subrefrigeración, la cual opera en un dominio de temperaturas que va desde 0 0C hasta cerca de - 15 ªC. En este dominio se lleva a cabo la formación de hielo. d)La congelación, en un dominio de temperaturas entre -15 y - 35 ªC, siendo una técnica utilizada para la conservación prolongada de los productos perecederos. e) La subgelación, en un dominio de temperaturas los - 30 a -200 ªC. f)La criogenia o generación de muy bajas temperaturas, a valores cercanos al cero absoluto (-273.16 ªC), dominio utilizado para el estudio de propiedades de superconductividad y superfluidez, criocirugía, conservación de esperma y conservación en general.
  • Como se mide o cuantifica ? • Anteriormente la unidad de medida del calor era la caloría, que representa el calor necesario para aumentar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua. • En refrigeración se empleaba como unidad de medida la frigoría, que es un concepto inverso a de caloría, es decir; la cantidad de calor que debe extraerse a un gramo de agua para reducir un grado centígrado su temperatura. La frigoría se utilizaba para expresar la potencia de refrigeración o capacidad de una planta frigorífica. En la actualidad se utilizan la unidad de Joules como medida internacional del calor
  • Como se mide o cuantifica • Otro término muy utilizado para cuantificar la potencia de enfriamiento es la tonelada de refrigeración, que es la cantidad de calor absorbida por la fusión de una tonelada de hielo durante un período de 24 horas. Existen algunas variantes de esta medida, sobre todo en los países anglosajones en donde se tienen diferentes medidas de peso. • De acuerdo al sistema internacional de medidas, se ha adatado para unificar la medida de la potencia de enfriamiento al Watt, en substitución a las anteriores formas de medida. Una frigoría/hora = 1.1626 W y una tonelada de refrigeración = 12000 BTU/hora = 3.516 kW
  • ¿ Cuales son sus impactos ? Servicios Ambiente Salud y biológico Social Alimentos Industria Calentamiento de espacios Entretenimiento
  • Antecedentes • Los consumos energéticos en los edificios y en las casas habitación se han incrementado en forma considerable a nivel mundial, debido a una mayor exigencia de confort como resultado del aumento en el nivel económico, así como el incremento en la contribución de la energía térmica, a causa del uso extensivo de equipos electrónicos en general así como de la iluminación
  • Antecedentes • Según datos extraídos de la Prospectiva del Sector Eléctrico 2006 se vendieron en México en ese año casi 600,000 equipos de aire acondicionado tipo cuarto, en comparación de los 533,000 vendidos en el 2005, lo cual equivale a un crecimiento del 13% anual. • La venta de sistemas de refrigeración para uso comercial e industrial mantiene más o menos el mismo crecimiento del 10 al 12%
  • Antecedentes • La misma tendencia se muestra a nivel mundial, en donde las ventas de aire acondicionado de tipo cuarto creció de alrededor de 26 millones de unidades en 1998 a mas de 40 millones en el 2006 (estimado).la tendencia dominante es en la utilización de sistemas conocidos como "split" de pequeña capacidad. La capacidad eléctrica instalada requerida para cubrir la demanda de energía eléctrica para aire acondicionado a nivel mundial fue de más de 20 GW en el 2006
  • Antecedentes • No obstante que los sistemas de aire acondicionado eléctricos han alcanzado un estándar realmente alto en lo que respecta al consumo de energía, estos requieren de una gran cantidad de potencia eléctrica instalada y más aun, causan cargas pico de consumo en la red eléctrica. • Considerando un promedio de 500 mil unidades instaladas en México por año con un consumo de 1.2 kW por unidad se requerirían de 600 MW de capacidad nueva solo para aire acondicionado. Es ya común en varios países que se presenten apagones en ciudades por la carga excesiva en días muy cálidos.
  • Antecedentes • Debido a que la mayor parte del consumo de refrigeración es cubierto con equipos eléctricos el aumento de la demanda esta provocando picos en carga considerables en las redes eléctricas, como se muestra en los datos del estudio
  • Antecedentes • Ante una perspectiva de crecimiento en la demanda de energía eléctrica para la producción de frío, se vuelve de primordial importancia el generar investigación básica y aplicada que lleve al desarrollo de tecnologías de enfriamiento y refrigeración con menos impacto energético y ambiental. • La investigación que se desarrolla a nivel mundial está dirigida a la demostración de la viabilidad de tecnologías basadas en la utilización de la energía solar para la producción de refrigeración y aire acondicionado
  • ¿Porqué enfriamiento solar? • La producción de frió con energía solar se puede realizar por dos tecnologías distintas bien diferenciadas, Por un lado los paneles fotovoltaicos que generan electricidad necesaria para accionar un equipo eléctrico y por otro lado el uso de colectores solares que producen energía térmica a media o alta temperatura. • Desde un punto de vista de utilidad energética, las aplicaciones con energía solar térmica son más eficientes ya que tanto la necesidad de frío como la energía consumida para abastecerlo son de carácter térmico. La electricidad puede emplearse en otros usos que no pueden ser abastecidos térmicamente, como son la iluminación artificial o la fuerza motora.
  • ¿Porqué enfriamiento solar? • La tendencia al uso de la refrigeración solar térmica esta resurgiendo debido a las siguientes razones: • El problema de cambio climático que esta tomando ya relevancia a nivel mundial • La búsqueda de refrigerantes alternativos a los clorofluorocarbonos CFC y los hidroclorofluorocarbonos HCFC a nivel internacional, •
  • Seguridad alimentaria “ La mayoría de las propuestas para la seguridad alimentaria suponen un aumento en la producción agropecuaria, en las superficies y en los rendimientos, así como la reducción de pérdidas, el mejoramiento de su manejo y una conservación eficiente “
  • El frío como un método de conservación • El frío es un medio tecnológico privilegiado de conservación de los perecederos, ya que aumenta la duración de su conservación, manteniendo sus cualidades y en particular sus propiedades higiénicas y nutritivas. Asimismo, aporta soluciones al complicado problema de abastecimiento de las ciudades y favorece los intercambios comerciales • Permite limitar las pérdidas ligadas a la manipulación, los impactos debidos a las temperaturas elevadas o cambios en ella y la duración del transporte. • La conservación en frío en los lugares de producción y/o transformación seguido de un transporte acondicionado, suelen ser medidas suficientes para limitar el aumento en la temperatura y preservar la calidad de los productos • En su mayoría, las bodegas frigoríficas en países en desarrollo, se encuentran en los grandes centro urbanos y en puertos, con una marcada ausencia en las zonas de producción.
  • Que es el frío frío, -ía (l. v. fridu ;<- frigidu) 1adj. Que tiene una temperatura sensiblemente inferior a la de su estado natural o a la del medio ambiente 2p. ext. [color] Que produce efectos sedantes como el azul, el verde, etc. 3 fig. Indiferente o desafecto para con una persona o cosa. 4 fig. Sin gracia ni agudeza. 5fig. Ineficaz, poco recomendable. 6 [pers.] Calculador, sereno, tranquilo, que no se inmuta. 7m. Disminución notable de calor en los cuerpos, ausencia relativa de calor. 8 Sensación producida por la pérdida de calor: sentir ~. 9p. us. Bebida muy fría, pero líquida. 10m. pl. Amér. Tercianas, cuartanas; paludismo. En las aceps. adj., Superl.: frigísimo friísimo. FR Dejar o quedar ~, dejar a uno sorprendido o asustado; no producir ninguna emoción. En ~, de repente, sin preparación; sin emoción.
  • Qué es el frío? • Dentro de las múltiples acepciones que tiene el término frío, las que más tienen que ver con este fenómeno físico son: es un término que se aplica a los cuerpos cuya temperatura es muy inferior a la ordinaria del ambiente y a la que se refiere a la sensación que se experimenta por el contacto con cuerpos que están a temperatura baja. • Este término tiene un carácter relativo ya que lo que es o puede ser frío para otros no lo es. Sin embargo, se puede considerar como un contenido de calor a temperaturas bajas, llegando a ser nulo en la proximidad del cero en la escala absoluta de temperatura
  • Como se mide o cuantifica ? • Anteriormente la unidad de medida del calor era la caloría, que representa el calor necesario para aumentar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua. • En refrigeración se empleaba como unidad de medida la frigoría, que es un concepto inverso a de caloría, es decir; la cantidad de calor que debe extraerse a un gramo de agua para reducir un grado centígrado su temperatura. La frigoría se utilizaba para expresar la potencia de refrigeración o capacidad de una planta frigorífica. En la actualidad se utilizan la unidad de Joules como medida internacional del calor
  • Como se mide o cuantifica • Otro término muy utilizado para cuantificar la potencia de enfriamiento es la tonelada de refrigeración, que es la cantidad de calor absorbida por la fusión de una tonelada de hielo durante un período de 24 horas. Existen algunas variantes de esta medida, sobre todo en los países anglosajones en donde se tienen diferentes medidas de peso. • De acuerdo al sistema internacional de medidas, se ha adatado para unificar la medida de la potencia de enfriamiento al Watt, en substitución a las anteriores formas de medida. Una frigoría/hora = 1.1626 W y una tonelada de refrigeración = 12000 BTU/hora = 3.516 kW
  • ¿ Cuales son sus impactos ? Servicios Social Ambiente Salud y biológico Social Alimentos Industria Calidad de Acondicivinamiento o da deintpacios es erior Entretenimiento
  • Agropecuario Pesquero Industria alimentaria Almacenamiento frigorífico alimentación Fabricación de hielo Refrigeración comercial T ransporte refrigerado Refrigeración doméstica Restaurantes
  • Reducir las pérdidas de los perecederos Participación del frío en la alimentación Aumentar la higiene alimentaria Mejorar el aprovisionamiento de las ciudades Aprovechar los intercambios internacionales
  • Generación de empleos Conservación y aseguramiento alimentario Social Conservar la calidad de los alimentos para disminuir el riesgo de enfermedades El acondicionamiento del aire influye sobre la creación de espacios de trabajo con características de temperatura y humedad determinadas.
  • Industria mecánica Hule Industria Plástico Construcción Tratmiento de desechos
  • Conservación de vacunas y medicamentos Salud y biológico Conservación de biológicos: sangre, esperma, Gametos, embriones, órganos y cadáveres Criocirugía y crioterapia Climatización de espacios hospitalarios
  • Pistas de patinaje Entretenimiento Nieve Artificial
  • Emisiones atmosféricas debidas a fugas en las instalaciones o durante el mantenimiento. Adelgazamiento de la capa de ozono Ambiente Calentamiento global, efecto invernadero. Consumo de energía de las instalaciones frigoríficas. Otros impactos indirectos (SO2, NO2), producción de componentes y productos de desecho asociados a la destrucción de refrigerantes, aceites y los propios equipos
  • Refrigeración y salud Avances en la expectativa de vida. Disminución de enfermedades por comida contaminada con microorganismos patógenos. Compromiso de los gobiernos en el aseguramiento del abasto alimentario. Consumo rápido de productos perecederos Conservación por refrigeración o cocimiento.
  • EL FRÌO Y LA SALUD I BENEFICIOS: La modificación artificial de la temperatura permite vivir mas a gusto, evita la deshidratación, mejora la respiración y su apoyo a la medicina hospitalaria, la refrigeración ambiental juega un papel muy importante, como en salas de terapia intensiva, y de quirófanos para disminuir el riesgo de infecciones. También es importante su participación en la refrigeración y conservación de biológicos. Su participación en el equipamiento frigorífico en apoyo a las comunidades rurales para las campañas de vacunación y cabe mencionar los importantes logros alcanzados en la criocirugía que es una cirugía de alta especialidad que se realiza en condiciones de muy bajas temperaturas. EFECTOS PERJUDICIALES Las bajas temperaturas ambientales provocan enfermedades respiratorias y aumentan las enfermedades cardiovasculares, causando graves problemas de saludo inclusive la muerte en casos extremos de hipotermia
  • EL FRÌO Y LA SALUD II PROGRAMAS DE V ACUNACIÓN Se aplican millones de dosis de vacunas, requiriéndose un estricto control de la red del frío en los diferentes niveles de operación. La cadena del frío en vacunación comprende los procedimientos para transportar y mantener las vacunas a temperaturas adecuadas desde el lugar de fabricación hasta el lugar de su aplicación. Protegerlas de la luz solar de la temperatura, conservándose de 2 a 8 0C y sólo algunas entre -15 y -25 0C. Operaciones básicas en los elementos de la red de frío A) Almacenamiento y Conservación en frío. Protección de la luz solar y de la temperatura en cámaras frías y refrigeradores. C) Distribución. Nivel nacional, estatal o delegacional, jurisdiccional o zonal y local. D) Control y registro de entradas y salidas de vacunas. Durante todo el año se registran las temperaturas en las unidades frigoríficas en escala de 0 a 10 0C. E) Transporte.- V ehículos térmicos, no térmicos oficiales, no térmicos públicos y termos. Importancia La red de frío ha contribuido significativamente al impacto en la disminución de las enfermedades que se evitan con las vacunas, al grado de erradicar la poliomielitis, difteria, tétanos neonatal y el sarampión, así como controlar la tosferina y la tuberculosis meníngea. En 1996, el 97% de la población entre 1 y 4 años y el 83% de menores de un año estaban cubiertos con el esquema de 8 dosis de vacuna.
  • EL FRÌO Y LA SALUD III CONSERV ACIÓN DE BIOLÓGICOS Y REACTIVOS La cadena del frío inicia desde la recepción de plasmas, células y cepas de virus y bacterias, que son la materia prima para la producción de vacunas, sueros y reactivos, los cuales reciben y manejan en contenedores criogénicos y/o congeladores cuyas temperaturas son de - 170 y -70 0C. La red del frío está compuesta por 65 cámaras de conservación. Las cámaras están equipadas con indicadores automáticos de temperatura, así como con alarmas. Se tienen plantas de energía eléctrica de y contratos de mantenimiento preventivo y correctivo. Emergencia. La cantidad anual de biológicos distribuidos en la red de frío fue en 1997 de 101 236 992 dosis, en donde el 57% es por vía terrestre y la diferencia por vía aérea. La producción actual de vacunas, sueros y reactivos, la Gerencia General de Biológicos y Reactivos, cubre aproximadamente el 50% de la demanda nacional. Para realizar confiablemente las actividades de conservación y manejo de materias primas, productos en proceso y terminados, es primordial contar con una red de frío eficiente. Cabe señalar que no se ha encontrado suficiente oferta de servicio de distribución en red de frío.
  • EL FRÌO Y LA SALUD IV DIAGNÓSTICO DE LABORATORIO El frío es un gran aliado en el trabajo del laboratorio de diagnóstico. La actividad metabólica es proporcional a la temperatura. Es necesario determinar el grado de enfriamiento más conveniente para el manejo y conservación de muestras, en algunos casos se usa el hielo, la congelación a 4 C, -20 C, -70 C (hielo seco) o -196 C ( nitrógeno líquido). Una gran cantidad de organismos se pueden agrupar de acuerdo a su temperatura óptima de crecimiento, como los sicrófilos ( 0 0C). EJEMPLOS DE APLICACIÓN: A)Materia fecal. No debe congelarse, siendo necesario refrigerar inmediatamente a 4 C . B)Suero o plasma. Se debe transportar en refrigeración. Una vez realizados los estudios se conserva en congelación a - 196 C. C)Cepas bacterianas. La liofilización es un proceso que elimina rápidamente el agua por sublimación y en vacío. A las bacterias hay que protegerlas de los daños que puedan ocasionar el congelamiento, la deshidratación y el oxígeno. Las cepas bacterianas se mantienen en congelación a -60 C
  • INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO LA CRIOGENÍA O COMO ALCANZAR EL CERO ABSOLUTO •A. Kirk en 1860 logró temperaturas por abajo del congelamiento o solidificación del mercurio, 234 K. • Louis P. Cailletet, en 1877 fue el primero en licuar oxígeno, 90.2 K •Zygmunt Wroblewski y Karol Olzewski, en 1884, realizaron las primeras medidas de propiedades a bajas temperaturas usando pequeñas cantidades de N2 y O2 `líquidos, 77.3 K. •James Dewar, inventor de los contenedores térmicos y el primero en licuar H2 en 1898, 20.4 K •Heike Kammerlingh Onnes, el primero en licuar el último de los agsees permanentes, el helio en 1908, 4.2 K, inmediatamente disminuyó la presión sobre el líquido para bajar la temperatura hasta, 1 K •F. E. Simon, inventor del licuefactor de helio en 1927, 4.2 K •William F. Giauque y D.P MacDougall en 1933, utilizarón por primera vez la desmagnetización adiabática de sales paramagnéticas para enfriar a 0.25 K •Piotr Leonidovich Kapitza, desarrolló en1934 un licuefactor de helio que no usa hidrógeno líquido para preenfriar, 0.25 K •S.C. Collins en 1946, inventó un dispositivo comercial para licuar helio con máquinas de expansión. •F.e. Simon y Kurti, en 1956, realizaron los primeros experimentos de la desmagnetización adiabática nuclear en sales paramagnéticas, 10-5 K
  • INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO LA CRIOGENÍA O COMO ALCANZAR EL CERO ABSOLUTO (continuación) •Nicholas Kurti alcanzó la temperatura más baja después de 100 años de querer alcanzar el cero absoluto or medio de desmagnetización adiabática de espines nucleares, 10-6 K •O.V Lounasmaa, en 1973 consiguió alcanzar la temperatura más baja del mundo y quizas . del Universo, con desmagnetización adiabática de espines nucleares de cobre, preenfriando con desmagnetización adiabática de sales paramagnéticas. MÉXICO TRAS EL CERO ABSOLUTO •En 1964, en el Instituto de Física-UNAM, se obtiene un licuefactor de aire (-193 C), 80 K •En 1969, el Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAMadquiere un licuefactor de helio-hidrógeno. •En 1970, en el IIM se licúan hidrógeno y helio, 22 K y 4.2 K •En 1973, en el IIM se bombea sobre helio líquido, 1.2 K •En 1976, en el IIM, se inicia la construcción de un refrigerador de dilución de helio tres-helio cuatro. •En 1979, en el IIM utilizando el refrigerador de dilución se alcanza la tempertaura más baja que se ha obtenido en México, 30 mK •En 1980, la Univerisidad Autónoma de Puebla, obtiene un refrigerador de ciclo cerrado, 6 K •En 1987, varias dependencias de la UNAM y de otras universidades obtienen refrigeradores de ciclo cerrado y equipo que requiere He líquido.
  • ENFRIANDO CON NITRÓGENO LÍQUIDO 1.EN GENERAL 1.1 V acío: enfriamiento de trampas frías, bombas criogénicas, microscopios electrónicos, espectrómetros de masas, resonancia magnética nuclear, detectores de infrarrojo. 2.FÌSICA, QUÍMICA, IGENIERÍA, GEOLOGÍA, GEOFÍSICAY CIENCIAS DE LA ATMOSFERA. 1. Estudios básicos de materiales, propiedades electricas (incluyendo superconductividad), ópticas (termocromismo), magnméticas y mecánicas, y síntesis de metalñes, superconductores, semiconductores y polímeros. 2. Estudios de síntesis e orgánicos e inorgánicos. 3. Estudios de contaminación ambiental 4. Estudios de radioquímica. 5. Estudios de geoquímica isotópica 6. Equipos de refrigeración y transporte de alimentos 7. Congelación de suelos (drenaje profundo y Metro) 2. BIOLOGÍA, MEDICINA, FISIOLOGÍA Y CIENCIAS RELACIONADAS. 1. Conservación de muestras vivas (plasma, semen, vegetales) 2. Estudios de reproducción animal 3. Sacrificio y conservación de animales (ofidios, ratas) 4. Estudio en genética y crioconservación de especies. 5. Estudios a nivel celular y molecular 6. Estudios de fijación de nitrógeno 7. Criocirugía, tratamiento de artritis, conservación de enfermos
  • VENTAJAS DEL ENFRIAMIENTO CON NITRÓGENO LÍQUIDO • No requiere energía eléctrica y es accesible. • Manejo sencillo y económico. • Se puede usar en el intervalo amplio de temperaturas (300 a 56 K). • Temperatura constante • Excelente capacidad de enfriamiento • No requiere mantenimiento
  • INVESTIGACIÓN BÁSICA EN BAJAS TEMPERATURAS Los estudios realizados en bajas temperaturas (desde 10 K hasta 1 K) y los de ultra bajas temperaturas (hasta 3 mK) son estudios básicos, sin embargo, la resonancia magnética tiene una gran aplicación. Con el descubrimiento y desarrollo de los superconductores se espera que en un futuro no muy lejano, las aplicaciones de la superconductividad (a temperaturas de nitrógeno líquido sean muchas y variadas: generación, almacenamiento y transporte de energía eléctrica, transporte levitado, supercomputadoras, detección de procesos biomagnéticos y porque no: ¡DESPERTAR EN ELAÑO 2050 |
  • Los alimentos y las tecnologías del frío El efecto del frío es reducir la actividad enzimática, la cual es función de la temperatura, de la proteína enzimática, de la concentración del substrato y de la afinidad de la enzima. Aplicaciones: •Conservación de tejidos muertos (carne y pescado) a 0 °C durante cuatro semanas. •Conservación de vegetales y frutas frescas (especies tropicales y subtropicales) a 4 y 14 °C, con humedad relativa entre el 85 y el 95%, para evitar la deshidratación. • Congelación entre -18 y -30 °C.
  • Tecnologías y consumo de energía •Para la refrigeración de un kg de carne se requiere de 90 a 110 kJ/. •Para la congelación de un kg de carne se requiere de 200 y 250 kJ. •Para el mismo volumen un refrigerador/congelador consume 30 veces más energía que un almacenamiento en frío, siendo: 566 kWh/año para un refrigerador de 280 litros comparado con 60 kW/m3 de un almacenamiento en frío.
  • Refrigeración y alimentos En los países en desarrollo, menos del 5% de la población está involucrada en la agricultura, sin embargo, cada vez más se expande la red de transporte. Las cadenas del frío son vitales para garantizar la seguridad en el abasto, la calidad organoléptica y el valor del producto en el mercado. Los productos se enfrían o se congelan y cerca del 75% del consumo se ha procesado. El 70% son enfriados o congelados cuando se producen y casi el 50% de todo el alimento vendido requiere refrigeración. Se conservan en cuartos fríos y son transportados por grandes distancias y distribuidos localmente (un alimento se transporta casi 2.5 veces) Gran potencial para el consumo de congelados
  • La cadena del frío Objetivo Articular los centros de producción de alimentos, sea por captura, cosecha o sacrificio, con los centros de consumo a través de los centros de acopio, de transporte refrigerados, de la industrialización y del almacenaje. Cadena del frío organizada •Adquisición de productos frescos • Mantener la calidad • Disminuir el riesgo sanitario. • Evitar grandes mermas.
  • Refrigeración y alimentos en los países en desarrollo: •Del total de la producción, 50% es para consumo humano y el resto para consumo animal, semillas, usos no alimentarios. •El 25% de las raíces y tubérculos, 50% de las frutas y vegetales y 100% de carnes, pescado y productos lácteos, requieren refrigeración, esto representa el 31% de toda la producción agrícola y pesquera, que es de 1600 millones de ton. que necesitan refrigeración. Las pérdidas en el mundo del 30% en general y el 40% en frutas y verduras, sólo 300 millones de ton. de productos se pierden por falta de refrigeración. •Las estrategias conducen a un aumento en la producción y no en la implantación de técnicas para reducir las pérdidas de poscosecha. •Algunas sociedades promueven el salado, secado y almacenamiento en sótanos, en donde en la mayoría de los casos, se altera la calidad original, otras: reclaman el derecho a las tecnologías actuales de preservación de los alimentos.
  • En general la refrigeración mejora la seguridad alimentaria y la higiene de los alimentos, principalmente los de rigen animal en los climas cálidos, reduciendo el crecimiento bacteriano y reduciendo los casos de enfermedades gastrointestinales. •Es difícil conocer el un número de personas afectadas o el costo social en términos de días de trabajo perdidos y de los cuidados médicos por desordenes intestinales, endémicos en muchos países con insuficiencia en la higiene alimentaria. 70% de los 1.5 billones de casos de diarrea en niños menores de 5 años (produjeron 3 millones de muertes/año), son causados por falta de higiene. •Cada vez más se eleva el consumo en carne, lo que favorece el consumo de ciertos aminoácidos (no presentes en los vegetales) vitales para el crecimiento y el sostén vital.
  • TRANSFORMACIÓN DE ALIMENTOS EN LA CADENA DEL FRÍO METODOS SIN CAMBIO DE FASE DURANTE EL ENFRIAMIENTO 1. Enfriamiento en cámara o enfriamiento lento 2. Enfriamineto rápido 3. Hidroenfriamiento 4. Aplicación de hielo 5. Vacío MÉTODOS CON CAMBIO DE FASE DURANTE EL ENFRIAMIENTO 1. Sistemas de congelación 1. ongelación con aire 2. ongelación por inmersión en líquidos incongelables 3. Congelación por contacto con placa fría 4. ongelación criogénica. 1. Sistemas criogénicos por aspersión 2. Sistemas criogénicos por inmertsión o sistemas combinados APLICACIONES EN PROCESO Pasteurización, esterilización, evaporación e intercambio de calor para enfriamiento, para obtener reducción rápida de la temperatura en materiales sin cambio de fase
  • ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE PARA LA CONSERV ACIÓN DE ALIMENTOS PERECEDEROS •Almacenes frigoríficos industriales en la zona de producción. •V ehículos frigoríficos de transporte a larga distancia • Almacenes frigoríficos de distribución. • Almacenes frigoríficos en los centros consumidores • Cámaras y muebles frigoríficos de los comercios • Frigoríficos domésticos. CLASIFICACIÓN DE LOS SITEMAS DE ALMACENAMIENTO •Temperatura de almacenamiento •Naturaleza de los productos •Prestación de servicios •Función económica
  • Promoción de intercambios internacionales marinos •El comercio internacional de productos refrigerados, provee un medio de exportación con una alto valor agregado y facilita la importación. • Es una fuente importante de ingresos y al mismo tiempo ayuda en la generación de empleos. •La importación de alimentos refrigerados juega un papel importante en la autosuficiencia alimentaria y en la economía, ya que es conveniente exportar lo que puede crecer a bajo costo y comprar lo que no es económicamente rentable producir. Además del abasto de productos para ofrecer una mayor diversidad.
  • Emisiones atmosféricas de gases refrigerantes El ciclo de refrigeración más utilizado es el de compresión de vapor, el cual utiliza refrigerantes con efectos adversos para el ambiente. •CFC (clorofluorocarbonos), descubiertos en 1930, en 1974, Rowland y Molina, descubren el deterioro estratosférico del ozono así como el calentamiento global. •HCFC (hidroclorofluorocarbonos), más recientes, con considerable menor impacto sobre el ozono y sobre el calentamiento. •HFC (hidrofluorocarbonos), no afectan la capa de ozono, son una alternativa a los CFC y HCFC, sin embargo contribuyen al calentamiento global en menor grado que los CFC.
  • Calentamiento global de la Tierra El calentamiento global de la Tierra, es el resultado del balance térmico radiativo entre la superficie de la Tierra y la atmósfera. Los componentes de superficie de la Tierra y de la atmósfera (gases) tienen diferentes comportamientos con respecto a la radiación solar, la mayoría son transparentes y existen algunos que absorben la mayor parte, sobre todo la correspondiente a la longitud de onda mayor(infrarrojo) aumentando su temperatura. Los principales gases son el CO2 , el vapor de agua, y algunos refrigerantes como los HCFC y los HFC. En algunas regiones existe el problema de las inversiones térmicas, en donde existen dificultades para la liberación de gases contaminantes.
  • Potencial de calentamiento global, GWP . Es una medida relativa de cuanto calor un gas de invernadero atrapa en la atmosfera. Compara la cantidad dr gas atrapado por una cierta masa del gas en cuestión a la cantidad de calor atrapado por una masa similar de CO2. Se calcula sobre un intervalo específico de tiempo, comunmente 20, 100 0500 años. Se expresa como un factor de CO2 ( cuyo GWP se estandariza a 1). Por ejemplo, el año 20 GWP es 72, lo cual significa que si la misma masa de metano y de dioxido de carbon se introdujeran a la atmosfera, el metano atraparía 72 veces más calor que el CO2 sobre los proximos 20 años. Poder emisivo de una substancia sobre un período específico, expresándose tomando como referencia al CO2, está relacionado con la vida media de los gases y la absorción de radiación infrarroja. No cuantifica el efecto global de invernadero de una planta de refrigeración, representa valores medios de emisiones directas e indirectas.
  • Potencial de calentamiento global, GWP. • No cuantifica el efecto global de invernadero de una planta de refrigeración, representa valores medios de emisiones directas e indirectas. • Emisiones directas. Pérdidas directas de refrigerantes. El sector refrigeración representa el 20% del impacto sobre el calentamiento global. • Emisiones indirectas. Generación de CO2 para la producción de electricidad para operar los equipos de refrigeración, aproximadamente el 80% se atribuye al sector refrigeración.
  • Impacto ambiental Afectación de la capa de Ozono: CFC, HFC, HCFC Contribución al efecto Invernadero CO2 y HFC
  • Afectación de la capa de ozono Emisiones de refrigerantes Clorofluorocarbones, CFC Hidroclofluorocarbones, HCFC Emisiones de CO2 Energía requerida para la operación de las plantas de refrigeración
  • Tecnología de los refrigerantes •Nuevos HFC para reemplazar los CFC y los HCFC y diseño de equipo para su uso. • Refrigerantes alternativos Amoniaco, hidrocarburos (isobutano, propano y mezclas, propeno , Anhídrido carbónico, agua y aminas • Nuevas tecnologías que no usen refrigerantes.
  • Refrigeración doméstica utilización de HFC (134a) y HC 600a (isobutano), principalmente en Europa Refrigeración comercial •Pequeños comercios: 134a, algunos HFC(404a) o hidrocarburos: muchos con CFC (12). •Supermercados, cuartos centrales: HFC404a, como substitutos de CFC y HCFC (22). • Sistemas indirectos usando HFC, NH3 o HC como refrigerantes primarios. Almacenamiento frío La desaparición de los CFC y la futura de los HCFC provocará un aumento en el uso de NH3 , HFC404a y HFC507. Refrigeración industrial La situación es similar al caso del almacenamiento en frío, el NH3 es hasta ahora el más utilizado en este campo.
  • Aire acondicionado (enfriamiento de aire) El HCFC22, es el más usado y se han desarrollado mezclas de HFC para su substitución. En los países en desarrollo, aumentará la demanda de HCF22 en los próximos años Aire acondicionado (enfriamiento de agua) Los HFC son los más utilizados para reemplazar a los CFC y HCFC, En los países en desarrollo se incrementará la demanda de CFC. Transporte Los más utilizados fueron los CFC (12), para enfriar alimentos y el CFC (502) y CFC(500) para la congelación. Después de un corto período de transición en el cual se usaron mezclas de HCFC (22) y HCFC, el HFC (404a ) es el principal refrigerante utilizado en el transporte terrestre (carretero) y el HFC (134a) en los contenedores frigoríficos. En los países en desarrollo, el escaso transporte terrestre y ferroviario requieren de la atención.
  • Aire acondicionado móvil •Desde 1995 en los países desarrollados, todos los nuevos vehículos con aire acondicionado utilizan el HFC143a en lugar del CFC12. •El CO2 y HC están siendo investigados. •Se sigue dando importancia tanto refrigeración como a las emisiones. a la carga de
  • Retos Calidad de la alimentación Disminución del Impacto ambiental Ahorro y uso eficiente de la energía
  • Imaginemos un mundo sin frío? Conservación, refrigeración y congelación de alimentos y medicinas Climatización de espacios en habitaciones y transporte Industria Entretenimiento