Cámaras de congelados

El tiempo dedicado a combatir los efectos del hielo en las cámaras frigoríficas, refrigeradores y congeladores pueden provocar un desgaste y aumento en los costos de refrigeración y mantenimiento.

Fausto Antonio Rodríguez de la Garza.

En cualquier lugar del mundo, las cámaras de congelados tienen diferentes tamaños y configuraciones; pero, debido a la baja temperatura a la que operan (-25 °C), en el interior de todas ellas puede presentarse una serie de  problemas relacionados con la formación de escarcha y hielo. Este inconveniente es más evidente en las zonas costeras. Por tales razones, los costos asociados con la alta humedad de las cámaras de congelación pueden situar en alto riesgo la rentabilidad de la operación.

Figura 1. Neblina impide visibilidad

Problemas comunes en las cámaras de congelación

• Niebla que ocasiona reducción en la visibilidad
• Pérdida de la capacidad de enfriamiento
• Mayor tiempo en maniobras de carga y descarga
• Dificultad a la hora de mantener la temperatura
• Altos costos de mantenimiento
• Ciclos de deshielo frecuentes y necesidad de limpieza manual

Las dificultades anteriores representan una disminución considerable de la productividad de la cámara y un aumento equivalente en el costo de mantenimiento. Por ejemplo, en el área próxima a la entrada de la cámara se forma una niebla tan espesa que reduce la visibilidad de sus operarios.

Por lo regular, la escarcha se acumula sobre el producto y las estanterías, creando dificultades para la lectura de los códigos de barras y la identificación de los productos.

Figura 2. Escarcha

El hielo, la escarcha y la niebla son producidos por  la humedad del aire que se filtra a través de las puertas de acceso a la cámara. Tal penetración se produce por la diferencia de presión de vapor entre el aire interior de la cámara y el aire del ambiente exterior.

Normalmente, una cámara de congelación se mantiene a temperaturas de -25°C. Es obvio que la remoción de humedad a esta temperatura no se puede lograr por sub enfriamiento del aire, debido al alto costo y los problemas técnicos que esto representa. Una tecnología que ha mostrado probada efectividad a bajas temperaturas, consiste en utilizar un desecante sólido, que aprovecha su afinidad por la humedad contenida en el ambiente (higroscopia). Sólo basta con poner en contacto el aire con un material como la Silica Gel para que aquél ceda su humedad al desecante.

En el mercado se pueden encontrar equipos de deshumidificación que integran todos los componentes necesarios para trabajar en forma independiente de los sistemas de refrigeración de las cámaras, logrando retirar el exceso de calor latente (humedad) y dejando a los equipos de refrigeración la tarea de remover la parte del calor sensible.

Un buen cálculo del equipo de deshumidificación permite mantener la cámara libre de hielo y escarcha, al tiempo que mantiene hidratados los productos. Esto es particularmente necesario en las cámaras donde se almacenan productos cárnicos, frutas y vegetales sin empaque.

El equipo deshumidificador cuenta con un ventilador de proceso que hace circular el aire de la cámara a través de la rueda desecante para que ceda su humedad a la Silica Gel. Una vez que el aire ha sido deshumidificado, es enviado de nueva cuenta a la cámara. Normalmente, el aire deshumidificado es descargado en forma de una cortina de aire sobre los accesos o puertas, de forma que, al abrirlas, el aire que ingresa del exterior se mezcla con el aire seco. La temperatura de punto de rocío de esta mezcla deberá estar muy próxima a la temperatura de la superficie más fría en el interior de la cámara.

Figura 3.Principio de operación de rueda desecante

La figura 3 muestra los componentes principales del deshumidificador por desecante sólido.

La configuración mostrada logra que en todo momento tres cuartas partes de la superficie del rotor desecante estén expuestas al aire húmedo, mientras que un cuarto de la superficie del rotor se encuentra expuesto a un flujo de aire proveniente de una fuente de calor, normalmente un banco de resistencias eléctricas.

El rotor desecante tiene una velocidad de rotación de nueve vueltas por hora, logrando un proceso de deshumidificación continuo.

El sistema de deshumidificación desecante ofrece una solución sencilla al eliminar la humedad en el aire, justo antes de que ingrese a la cámara de congelación.

Fuentes de humedad en una cámara de congelación
Humedad de productos. En ocasiones, el producto ingresa a la cámara con exceso de humedad, principalmente en su superficie. La humedad interna del producto no deberá considerarse como una carga, ya que, en esta aplicación, el propósito del deshumidificador no es deshidratar el producto.

Infiltración de aire. Aun cuando la cámara de congelación es un espacio perfectamente hermético, la frecuente apertura y cierre de la(s) puerta(s), incrementa la filtración de aire exterior. Para determinar la carga de humedad, es necesario conocer las dimensiones de la puerta, cuántas veces se abren por hora y por cuánto tiempo permanece abierta en cada ocasión.

La fórmula para determinar la cantidad de libras de vapor de agua que ingresa a la cámara por hora queda expresada de la siguiente forma:

W = (4.5 x ∆gr/lb x área de la puerta en ft2 x 50 ft/min) / (7000 gr/lb)

Donde:
W = Carga de humedad en lb/h
∆gr/lb = Diferencia entre la humedad absoluta del ambiente exterior y el ambiente en el interior de la cámara de congelación
7000 granos (gr) de vapor de agua equivalen a 1 libra de agua.

Figura 4. Cámara de congelación con vestíbulo abierto

Cuando la puerta permanece abierta demasiado tiempo o cuando la cámara no cuenta con un área de embarque o antecámara, y queda expuesta directamente al ambiente exterior, es muy recomendable instalar un vestíbulo con doble puerta, como el que se muestra en la siguiente figura.

Las dimensiones de la cámara estarán determinadas por las dimensiones del equipo de transporte (montacargas), y el equipo deshumidificador (mostrado a la derecha) estará recirculando el aire del vestíbulo en todo momento.

Dentro de los principales puntos a considerar, se encuentran los siguientes:

1. En el cálculo de carga de humedad dentro del área de carga y descarga del producto frecuentemente se tiene un área abierta muy grande en la parte inferior de los niveladores, por donde ingresa aire exterior. Un buen criterio de diseño considera 0.50 ft2 por plataforma de embarque, con aire ingresando a una velocidad de 25 ft/min.

2. Carga de humedad por puertas y accesos. La infiltración debe ser calculada utilizando una velocidad de aire de 25 ft/min, por el área de la puerta (durante la apertura de puertas).

3. Carga de humedad por personal. El valor que podría utilizarse sería el de 1 mil 500 – 3 mil granos de vapor de agua por hora, generado por cada persona, aunque esto depende de la intensidad del trabajo realizado.

4. Estimar carga de humedad del producto. Este cálculo varía dependiendo del producto que se esté manejando.

Una vez que se obtenga esta información, es posible calcular el tamaño del equipo de deshumidificación que se va a requerir.
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