2. Propósito
• El propósito de este módulo es dar una idea
sobre las aplicaciones y áreas de trabajo de
las cámaras frigoríficas.
• Después de este módulo debe ser capaz de
conocer los elementos principales que forman
una cámara, su construcción y
automatización.
3. Índice:
1 Propósito / HACCP
2 Calidad de los alimentos
3 Cálculos de capacidad
4 Construcción
5 Distribución de aire
6 Diseño del sistema de refrigeración
• 6a Principales componentes
• 6b Principales funciones
• 6c Aplicaciones & Controles
7
Comunicación de datos y Monitorización
8 Desescarche
9 Tendencias en las cámaras
4. ¿Qué es una cámara?
S S U RE
NS M I T E R
T
AKS 33
0G 2103
Pe : -1 - 3 4 b ar
-14 .5 - 493 p s i
g
/ M WP 5 80 ps ig
1 0 - 30 V d.c .
4 - 20 mA
+ SUP PLY V O LT AGE
- C MM ON
O
7. ¿Por qué se necesita mantener los
productos a baja temperatura?
1000000 Bacterial growth
La refrigeración
retrasa la 100000
descomposición de 10000
los alimentos, por 1000
Count
ejemplo, el 100 30°C
25°C
crecimiento de los 10 20°C
microorganismos 1 18°C
15°C
0,1
0 10 20 30 40
Time in h
8. Objetivo de la cámara
• Almacenar
Alimentos frescos
Alimentos refrigerados
Congelados
• Facilitar los procesos de
alimentos
Requisitos del cliente
• Mantenimiento fácil
• Normativa de alimentos
• Ahorro de energía
9. ¿Qué es HACCP?
• Hazard Analysis and Critical Control Point
(HACCP)
• Método para identificar los riesgos para la
salud o factores en relación con la
producción, distribución y consumo de
alimentos.
10. HACCP
• HACCP es una parte de la legislación
para la seguridad de los alimentos
• Los productores de alimentos e
ingredientes para alimentos deben
controlar y verificar que sus productos y
métodos no generan riesgos para la
salud.
11. ¿Cual es la función de la HACCP?
• Control de las materias primas
• Métodos de producción (tratamientos de calor,
almacenaje de frío, etc.)
• Control de la calidad final del producto
• Procedimiento de limpieza y desinfección de
equipo y cámaras
• Instrucciones para el personal
12. No romper la cadena del frío
PRODUCCIÓN DISTRIBUCIÓN
MATADERO
TIENDA
CONSUMIDOR
HE Heat Exchanger - 25/12/12 page 14
13. ¿Qué es importante en una cámara ?
• Procesos microbiológicos
• Procesos químicos
• Procesos mecánicos
• Temperatura
• Humedad
• Velocidad del aire
• Atmosfera
• Proceso de enfriamiento
• Tiempo de almacenamiento
15. Ejemplos de productos
que requieren
tratamientos especiales:
• Patatas
• Plátanos
• Tomates
• Manzanas
• Lechugas
• Uvas
16. ¿Cómo preservar la calidad de los
alimentos?
La reducción en la calidad de los productos
(deterioro de los alimentos) se produce
rapidamente si no se almacena el
producto correctamente:
• Como alimento enfriado o congelado
• Como alimento seco
• Como alimento sazonados
• Como alimentos ahumados
• Como alimentos en conservas
• Como alimentos envasados al vacío
En este módulo nos centraremos en
alimentos rerigerados almacenados
17. Conservación - alimentos
• Procesos de congelación y
refrigeración
Verduras, carne y pescado
• Sazonados / ahumados
• Carne y pescado
• Procesos de secado
• Carne y pescado
• Proceso de endulzamiento
• Jamón, frutas
18. Alimentos
• La carne es un producto “muerto”. El
proceso de deterioro del producto
comienza justo después de sacrificar
al animal.
• Las frutas y verduras son productos
“vivos”. El metabolismo continua vivo
tras su recolección.
19. “Buena Calidad” en un alimento es
un término muy amplio que asegura
que tanto los factores físicos como
los organolépticos cumplen los
requisitos necesarios para el
consumo del mismo
• Factores físicos: Tipo y nivel de contaminación
bacteriológica y procesos químicos, tipo y
cantidad de conservantes añadidos
• Factores organolépticos: sabor, color, olor,
consistencia, etc
20. Procesos - alimentos
• Procesos
microbiológicos
• p.e crecimiento de
bacterias
• Procesos químicos
• p.e reacciones de
degradación
• Procesos mecánicos
• p.e manipulación y
empaquetamiento de
productos
21. Procesos microbiológicos
Microorganismos - Tipos
• Útiles (la levadura se utiliza para hacer pan u
cerveza, la bacteria de ácido láctico para los
productos lácteos)
• Contaminantes (no es peligroso pero cambian el
sabor, olor, color, consistencia, etc.)
• Patológicos (producen toxinas o causan
enfermedades serias)
Microorganismos - tamaños
• Bacteria (pocas µm por diámetro)
• Levaduras (hasta 30 µm por diámetro)
• Virus
• Parásitos
22. Procesos químicos (carne)
• Formación de ácido láctico a partir de
glucosa
• Descomposición (procesos enzimáticos)
• Oxidación productos grasos (comienza a
estar rancio)
23. Influencia de la temperatura
Procesos microbiológicos
• Reduciendo la temperatura se reduce el
crecimiento de los microorganismos
• Algunos microorganismos pueden crecer
incluso a –12 °C
• La congelación solo mata entre el10 – 90 % de
los microorganismos
Los parásitos se pueden matar completamente con la
congelación
(p.e si se almacena a -20 °C durante una semana).
24. Influencia de la temperatura
Almacenamiento 2 0 0 0 1
2
de alimentos en 1 0 0 0 3 4
temperaturas por 5 0 0 5
debajo de 0 °C 6
8
200
Days
7
100
Legend
F r u it a n d b e r r ie s
50 V e g e ta b le s
R a w m e a t , lo w fa t
R a w m e a t, fa t
F is h , lo w f a t
20 S m oked bacon
Saussages
F is h , fa t
10
0 -5 -1 0 -1 5 -2 0 -2 5 -3 0 -3 5
T e m p e r a tu r e [°C ]
25. Influencia de la temperatura
Proceso químico (carne)
• La temperatura baja disminuye los procesos
químicos (descomposición)
• Los procesos químicos no se pueden parar por
congelación !
• Algunas descomposiciones son necesarias (ternera) !
• El enfriamiento de carne fresca demasiado rápido
puede dañar las propiedades (cold shortening and
black boning)
• El pescado (sardinas, caballa) son muy sensibles
a la oxidación y deben mantenerse por debajo de
– 28ºC
26. Influencia de la temperatura
Proceso quimico (frutas y vegetales)
• Baja temperatura reduce el metabolismo
Producto Calor de respiración [W/1000 kg]
@ 0 °C @ 10 °C @ 20 °C
Manzana 1.46 4.84 9.88
Manzana madura 0.87 2.48 5.72
Coliflor 5.03 12.00 33.63
Repollo 1.93 4.26 10.95
Cebolla 6.93 5.88 5.43
Peras 1.16 5.03 21.32
Peras maduras 0.87 4.41 17.44
Patatas 2.08 2.52 3.97
Tomates 1.60 3.48 8.97
27. Influencia de la humedad
• Los microorganismos requieren agua para crecer
• Las bacterías requieren más agua “libre” que otros
microorganismos.
• La mayoría de las bacterias y hongos se encuentran
en la superficie del producto. Por lo tanto, la
humedad del aire es muy importante en los
productos sin envasar
• El pescado sin envasar es un producto muy sensible
• Desde un punto de vista bacteriológico aire con baja
humedad es lo mejor
28. Influencia de la humedad
• Una humedad baja roba agua a los
productos
• La deshumidificación trae
consecuencias no deseables
• Pérdida de peso
• Pérdida de calidad
29. Influencia de la humedad
• Una humedad del aire correcta mantiene los
productos frescos y aumenta la vida del producto
• Para mantener una humedad constante y adecuada,
la temperatura se debe mantener constante. En cada
ciclo de temperatura se produce un pequeño proceso
de secado.
Producto Humedad %
Patatas 90 - 95
Tomates 90 - 95
Manzanas 90 - 95
Ajos 65 - 70
Pollo 95 -100
Pescado fresco 95 - 100
30. Influencia de la velocidad del aire
• Velocidades altas del aire aumentan la
convección y los coeficientes de
transferencia de calor
• Reduce el tiempo necesario para enfriar
• Aumenta la perdida de agua en los alimentos
31. Cálculo de cargas
Es muy importante
considerar todas
las aportaciones
de calor al
sistema para
realizar el
cálculo de la
necesidad
frigorífica en una
cámara.
32. Calor de respiración
Recuerde que los
vegetales están “vivos”
y que desprenden:
calor de
respiración
la cantidad de calor
procedentes de los
vegetales depende de la
temperatura de
almacenamiento.
HE Heat Exchanger - 25/12/12 page 42
34. Como mantener la temperatura en la
cámara
Para reducir la entrada de calor se puede instalar:
Cortinas de tiras Cortinas de aire
35. Fundamentos del aire humedo –
Factor - SHR
El factor SHR es una medida de la cantidad de
energía utilizada para la deshumidificación comparado
con la cantidad de energía utilizada para el cambio de
temperatura ambiente:
Si SHR = 1 , toda la capacidad de enfriamento es
usada para enfriar el aire. Sí SHR = 0,8 - el 80% de la
capacidad de enfriamiento es utilizada para enfriar el
aire y 20% para la deshumidificación (condensación
de agua).
NOTA: La humedad condensada del
evaporador no hace que la
temperatura de la cámara
disminuya.
36. ”
”ϕ
a[%]
Temperatura [°C] ”T” tiv
ela
da dr
me
Hu )
10 0%
=
En n (ϕ
ta ió
lp ura c
ia sat
[k
J/ a de
kg Curv Ejemplo:
DR
Y ]” T = 20.0 °C, ϕ = 50.0 %
I”
I = 38.56 kJ/kgSECO
X = 0.007265 kg/kgSECO
= TDEW = 9.27 °C
P = 1.013 bar Humedad absoluta [kg/kgDRY] ”x” = TWET = 13.78 °C
37. Otras consideraciones
importantes
• Envasado, apilado y embalaje en
cartón
• El aire tiene que poder pasar y
entrar entre los productos. .
Escoja el envasado idóneo por
cada producto para que el
calor pueda salir al aire y ser
transportado al enfriador de
aire. …
38. Otras aportaciones caloríficas en
cámaras
• Iluminación
• Carretillas elevadoras
• Personal
• Calefacción por suelo
radiante
• Renovaciones de aire
• Desescarche
• Calor del ventilador
39.
40.
41.
42.
43. Construcción de la cámara
Se tiene que considerar:
Las cámaras se construyen con
paneles aislantes:
• Espesor del aislante en las
paredes
• Valor de aislamiento en las
paredes aisladas
• Calor desde la puerta
Si no hay igualación
• Calor del suelo de presión en una
cámara, el aire dentro
• Renovaciones de aire
se enfría y ”colapsa”
• Ventilación bajo el suelo por lo tanto se crea
vacío.
• Aberturas en paredes Las paredes y techo
(Igualación de presión por colapsan
válvulas)
45. Las cámaras grandes y pequeñas utilizan
elementos estandares para paredes y techo
46. Las cámaras
pueden colocarse
en el suelo ya
existente
Las cámaras de
congelación tienen
que tener un suelo
aislado para
soporte de equipo y
personas
47. Almacenamiento
• Almacenar los productos de tal forma que
el aire pueda moverse libremente
alrededor de ellos
• Dejar mas distancia entre los productos si
se necesita enfriar o congelar
• Almacenar productos en equipos fijos o
móviles
• Fijos: Estanterías, ganchos, etc.
• Móviles: Carros, cajas, ganchos en raíles, etc.
48. Distribución de aire
- 2° C
+ 1° C
+ 2° 0 ° C
C
+ 2° C
+ 2° C
º
2
- Cold store
0° C
2,2 bar 2º
8,0 bar -10°
+ 24° C
8,5 bar +60°C
+34° C
+34° C 2,0 bar
27ºC C + 2° C
+ 32° C 23º
8,5 bar
8,5 bar
+ 1° C
49. Almacenamiento
• Almacenar los productos de tal forma que el
aire pueda moverse libremente alrededor de
ellos
• Dejar mas distancia entre los productos si se
necesita enfriar o congelar
• Almacenar productos en equipos fijos o moviles
• Fijos: Estanterías, ganchos, etc.
• Móviles: Carros, cajas, ganchos en raíles, etc.
50. Distribución del aire en cámaras
Distancia mínima
Evitar corriente
de aire desde la
puerta al
evaporador.
vista de una cámara pequeña
51. Distribución de aire en cámaras
Vista superior de una cámara grande
El aire frío es lanzado sobre los productos y vuelve a
través y alrededor de los mismos
52. Diseño del sistema de refrigeración
Compresor
Condensador
Línea de líquido 0 – 2ºC
Válvula expansión cámara
Evaporador Ventilador
Bandeja de goteo Evaporador
Línea de aspiración
Línea de aspiración
Bandeja
Flujo de aire Válvula de
expansión
Línea de descarga
Condensador Compresor
Línea de líquido
Unidad condensadora
53. ¿Cuales son las características de un
sistema para una cámara?
Debe adecuarse a las variaciones de carga
con variación de capacidad
• Entrada de nuevos productos (templados).
• Apertura y cierre puertas.
• Cambios de la temperatura ambiente durante el año.
• Cambios de la temperatura ambiente durante el día.
• Cambios de la temperatura en función de la hora.
• Calor de respiración de las verduras, etc.
54. Compresores &
Unidades condensadoras
• Hermetico
• Semi-hermetico
• Scroll
• Tornillo
• Bajo precio
• Alto COP
• Bajo nivel de ruido
• Larga vida
• Control de capacidad
• Fácil mantenimiento
55. Sala de máquinas
Control de compresores:
• Control de capacidad
• Control de seguridad
• Control de aceite
• Regulación del arranque
56. Condensador
• Condensador enfriado
por aire
• Condensador enfriado
por agua
• Condensador
evaporativo
M
M
57. Sistema de control de
Considerar:
condensación
• Condensador enfriado por
aire
• Condensador enfriado por
agua
• Condensador evaporativo
• Control de ventilador o bomba
• Control de capacidad
• Condensadores paralelos
• Localización del recipiente y
del condensador
• Donde esta el refrigerante
58. Evaporadore
s
Consideraciones:
∆T en el evaporador
Inyección de refrigerante
Distribución de líquido
Distribución de aire
Tipo de desescarche
Espacio entre aletas
Control de presión
Control de humedad
59. Controles
Válvulas de expansión
Válvulas solenoides
Controles de presión
Controles de temperatura
Reguladores de presión
Componentes de línea
60. Diseño del sistema de refrigeración
Funciones Principales
Funciones Principales
Componentes
Componentes • Inyección de refrigerante
• Termostatos
• Unidades • Control de humedad
condensadoras • Control de la atmósfera
• Compresor • Sistema de desescarche
• Condensador • Controles de presión
• Evaporador • Aspiración
• Descarga
• Sistema de expansión
• Funciones de seguridad
• Controles
• Temperatura
• Presión
• Aceite
• Monitorización &
Comunicación
61. Inyección
Tubo capilar
TEV AKV
S2 AKS 32R
SS R
U E
N S I T ER
M T
AKS 33
0 G2 1 03
P e: -1 - 3 4 bar
1 5
- 4 . - 4 3 ps i
9 g
/ MWP 5 0 ps ig
8
10- 3 0V d .
.c
4 -2 m
0 A
+ SU P LY VO LTAGE
P
-C O MM ON
TEV AKV 10
TEV
62. Control de temperatura
Convencional
• Vapor
• Adsorción
Electrónico
• Bajo precio
• Funcionalidad
• Larga vida
• Fácil ajuste y
mantenimiento
63. Control de temperatura
Principio de
regulación
• On / Off
• Modulante
Termostato
de
día y noche
Funcionalidad • Buen precio
• Regulación • Funcionalidad
• Alarma • Larga vida
• Desescarche • Fácil ajuste y
• Comunicación mantenimiento
64. Control de presión
Aspiración (KP1 – RT1)
Descarga (KP5 – RT 5 – KVR)
Interruptor on
- off Para
compresores
o ventiladores
Aspiración modulante o
presión de condensación
Protección del compresor (KVL)
65. Control de desescarche
Quitar hielo del evaporador utilizando • Manual
calor de:
• Reloj
• Aire (desescarche natural, sólo cuando
Tcámara > 4ºC) • Bajo demanda
• Resistencia (caro pero efectivo)
• Gas caliente desde el lado del
condensador (sólo si hay muchos • Temperatura
evaporadores de aire)
• Desescarche por agua (poco utilizado )
• Tiempo
66. Humedad
Mantienen constante la
temperatura y la humedad
• DT control de evaporador
• Control de área de
inyección
DT control de evaporador
KVP
KVQ + EKC 367
Control de área de
inyección
AKV + AKC 72A
67. Control de atmosfera
PLC
To S2
Control de CO2
Air Air
Control de
out in
puerta
S Des
Alarma manual
CO2 0,5%
Control de O2 y
O2 1,5%
CO2 en la
N2 98%
cámara
68. Funciones de seguridad
Protección del Sistema de refrigeración
sistema de Alta presión de condensación
Baja presión de aspiración
refrigeración
Recalentamiento alto o bajo
Retorno/migración de líquido
Sistema eléctrico
Protección térmica
Protección de tensión
Sistema mecánico
Detección del flujo de aceite
Diferencial de presión de aceite
69. Monitorización & Comunicación
Datos • Monitorización de la
Registro en disco planta
•
Electrónico (opción de impresora) Datos para Sanidad
Monitorización y comunicación
Alarmas
Mensajes
Datos electrónicos
Opción de impresora
Control, Monitorización y Comunicación
Control + las funciones mencionadas
arriba
70. Controlador para cámaras AKC 72A
• Control de inyección
• Control de temperatura
• Control de humedad
• Control de desescarche
• Control de presión
• Aspiración
• Monitorización &
Comunicación
71. Diseño del sistema de refrigeración
Aplicaciones y controles
Circuito básico
72. L
UT 72 T
KP 15 P B2
S1 S2 S3
F1 F2 F3
K1 K2 K3
N
Comp. Cond. Evap.
73. Circuito básico
Si es un
compresor
semi-hermético
es > 3-4 HP se
utiliza un control EVR
diferencial de
aceite
Ventaja
Protege al compresor contra
la migración de líquido al
cárter
74. L
K1 K2 K2 K1
UT 72
KP 15
T
P
S1 S2 S3
S4
F1 F2 F3 F4
K1 K2 K3 K4
N
Comp. Cond Evap. EVR
75. Circuito básico
Uso :
Mejora el sistema con
Visores SGN un termostato
electrónico EKC
Válvula cierre GBC 201-301
Válvula solenoides EVR
Ventajas
• No hay migración de líquido
con parada por vacío
• Indicador de humedad SGN
• Se puede cambiar el filtro
77. Circuito básico
KVP
Ventajas Problema
• Buena temperatura y • Bajo COP
control de humedad
78. Circuito básico
KVL
Ventajas
• Protección del compresor
• Reduce la corriente de arranque
• Aplicaciones de baja temperatura
• Después de desescarche
• Si el condensador es pequeño
79. Circuito básico
NRD
KVR
Ventajas
• Pc constante
• Fácil regulación de TEV
80. Circuito básico
KVR
NRD
NRV
Ventajas Desventajas
• Respuesta rápida • Mayor KVR
• Extra NRV
81. Circuito básico
KP 5
Ventajas Problema
• Muy simple • Variaciones de presiones
(posible flash gas)
82. Circuito básico
Un cámara – dos evaporadores
Ventajas
• Mejor control de temperatura
• Mejor distribución de aire
83. Circuito básico
T+ room
KVP
T- room
NRV
Dos cámaras
Dos temperaturas
NRV previene la
migración de líquido
84. Ejemplo de Perfil de carga típico en
instalaciones industriales
Tiempo de operación
en %
30
20
10
Capacidad %
30 40 50 60 70 80 90 100
85. Como mejorar las cámaras
2 EKC 201
2 Menores intensidades
compresores de arranque
Ahorra energía
Dos ajustes de temperatura
Dos retardos diferentes para
arrancar y parar desescarche
86. Como mejorar las cámaras
OUB
HE
Separador de aceite OUB
Intercambiador HE
• Aumenta la eficiencia
89. Monitorización y comunicación
En algunos países las autoridades tienen reglas
estrictas sobre las temperaturas a las cuales se
deben almacenar los productos.
Por lo tanto, es importante para todas las fases
dentro de la cadena alimentaria disponer de
documentos que aseguren que los alimentos han
sido conservados a la temperatura adecuada
durante su posesión
Los datos de temperatura son muy útiles también
para detección de fallos en las plantas
90. Localización del sensor de
temperatura
Es importante colocar el sensor en el
sitio adecuado.
La medida de la temperatura del aire en
frente o debajo del evaporador puede dar
una diferencia entre 3 – 5°C en la
temperatura registrada.
91. Monitorización y Comunicación
Datos solo
Paper disk
Electrónico (varios puntos)
Impresora incluida
Monitorización y Comunicación
Mensajes de alarma • Motorizar la
Datos electrónicos planta
Impresora opcional • Datos para
Sanidad
Control, Monitorización y Comunicación
Reguladores para una o
varias cámaras
92. Localización de los sensores de temperatura
• La temperatura se puede medir en
diferentes lugares de la cámara. No
olvidar, que es importante donde se
mide.
• Antes del evaporador
• Después del evaporador
• Posición alta o baja
• Dentro del producto
93. Recogida de Datos desde
una Cámara de Baja
Temperatura
Variaciones de presión en 24 horas
Variaciones de temperatura en 24 horas
Variaciones de temperatura en 3 horas
94. Variaciones de temperatura en un sistema de refrigeración (24 horas)
50
LE G E N D
A m b ie n t
40 C o n d e n s in g
E v a p o r a tin g
R oom
30
T e m p e ra tu re [°C ]
20
10
0
-1 0
-2 0
-3 0
0 :0 0 4 :0 0 8 :0 0 1 2 :0 0 1 6 :0 0 2 0 :0 0 0 :0 0
T im e [h h :m m ]
95. Variaciones de temperatura en un sistema de refrigeración (3 hours)
50
LEG EN D
A m b ie n t
40 C o n d e n s in g
E v a p o r a tin g
R oom
30
T e m p e ra tu re [°C ]
20
10
0
-1 0
-2 0
-3 0
1 2 :0 0 1 2 :3 0 1 3 :0 0 1 3 :3 0 1 4 :0 0 1 4 :3 0 1 5 :0 0
T im e [h h :m m ]
96. ?
¿Qué es la escarcha / el
desescarche?
¿De dónde viene la escarcha?
¿Porqué desescarchar?
¿Cuando se debe
desescarchar?
¿Cómo realizar el desescarche?
¿Cuáles son las ventajas /
desventajas?
97. ¿Qué es la escarcha ?
• La escarcha es agua congelada
(humedad) en la superficie de un
enfriador.
• La escarcha en el evaporador puede
tener diferentes formas, como:
• Nieve (como nieve en polvo / copos de nieve)
• Hielo
• Algo entremedias
98. ¿Qué es el desescarche ?
• El desescarche es la operación de
quitar la escarcha acumulada en la
superficie del enfriador.
• El desescarche del evaporador puede
hacerse de varias maneras, p.ej.:
• Desescarche eléctrico
• Desescarche por gas caliente
• Desescarche natural
• Desescarche con agua
• Una combinación de todos los métodos
99. ¿De dónde viene la escarcha?
• La escarcha se forma por la deshidra-
tación de los materiales y la humedad del
aire (el aire que pasa por el enfriador).
• Se forma escarcha en la superficie de un
evaporador, cuando la temperatura de la
superfice es inferior a 0°C.
Leche Humedad
100. ¿Porqué hacer un desescarche ?
• Para evitar escarcha en la superficie enfriada.
• La escarcha reduce el rendimiento del
enfriador (como la suciedad – un factor de
fallos)
TEV
101. ¿Qué sucede si no se desescarcha ?
• Deterioro de los materiales
Aire
• El hielo aísla:
Reduce la aportación de calor
Limita el caudal de aire
• La eficacia (rendimiento) del
enfriador disminuirá Hielo /
• El enfriador puede dañarse por Escarcha
la ”formación de hielo” (el hielo
se sale de la bandeja de goteo)
Aletas del evaporador
102. Desecarche –¿cuándo?
– ¿cuánto tiempo ?
• Siempre que sea necesario
• Antes que sea demasiado tarde
• Si se desescarcha ”demasiado tarde” la
duración del periodo de desescarche
será más largo y será más complicado.
(se pueden crear problemas).
• Si el periodo de desescarche es
demasiado corto y no se ha
descongelado todo el hielo, se formará
más hielo (problemas, problemas).
103. Arranque – Parada de
desescarche
Arranque desescarche
• Manual
• Reloj
• Bajo demanda
Parada desescarche
• Temperatura
• Tiempo
104. Componentes para el desescarche
El termostato
finaliza el
desescarche
Relojes
especiales
105. L
K1
Reloj
K1
T
UT 55
K3 K4 K2 K1
T fin
desesc. K1
N
Comp. Cond. Evap. Res.
106. L
EKC 201
(2 sensores)
220 V 12 V
K3 K4
Transformador K2
N
Evap. Comp. Cond. Res.
107. Tendencias en el diseño de cámaras
• Recuperación de calor
• Desescarche por gas
caliente
• Controladores electrónicos
• Almacenamiento de datos
Notas del editor
Food products can be divided into dead and living products. Meat can be characterised as a “dead” product - meaning that processes that spoil and degrade the product start right after the animal has been slaughtered. Fruit and vegetables can be characterised as “living” products -meaning that the living and ripening processes continue after harvest.
The term “food quality” is widely used to describe the end-users. “Food quality” is a “fuzzy” term because one part of is related to physical factors and the other part of is related to factors that are individually perceived by the end-user. Examples of physical factors are: type and level of bacterial contamination, state of degradation by the chemical processes, and type and quantity of food preservatives added to the product. Examples of individually perceived factors are: taste, colour, smell, and consistency.
The processes spoiling and degrading food products can be divided into three groups: Microbiological processes, Chemical processes and Mechanical processes. Microbiological processes comprise growth of micro-organisms on and in the product. A typical microbiological process is the growth of bacteria on the surface of the product. Chemical processes comprise processes like oxidation and hydrolysis in the product. In many of these chemical processes enzymes (proteins) in the product act as catalysts. Depletion of the connecting tissue in beef is a typical chemical process. Mechanical processes comprise packing and handling of the product. Transport and transhipment of products is a typical mechanical process that influences food quality.
Many of the microbiological processes in food products are useful. Micro-organisms like yeast fungus is used to make bread and beer and lactic acid bacteria is used for making a number of dairy products. Some micro-organisms will spoil the product by changing the taste, smell, colour or consistency. These micro-organisms are not themselves dangerous to humans but they degrade the products by changing the individually perceived food quality factors. A few micro-organisms are pathological because they either themselves cause serious illness when they enter the digestive system or they produce toxins, which are dangerous to humans. Arranged after size the smallest micro-organisms are the bacteria, which can have diameters in the magnitude of a few micrometers ( m). Next is yeast and mould fungus with diameters up to 30 micrometers ( m). Then comes virus and finally parasites, which can be visible to the human eye.
The growth of micro-organisms is strongly influenced by temperature, and generally the lower the temperature the lower the growth rate. The optimum conditions for growth varies between the different types of micro-organisms, but under ideal growth conditions a single bacterium can grow to 100 million bacteria in six hours.
The most common chemical processes in animal tissue (muscles) is the conversion of glucose to lactic acid. After the animal has died the muscle tissue continues to convert glucose but since the blood circulation has stopped, the lactic acid produced can’t be transported away from the tissue. The accumulation of lactic acid causes the pH-value of the meat to drop from 7.0 to app. 5.6 depending on the type of animal and muscle group. This process doesn’t require oxygen (anaerobe process) and is normally terminated within 20 hours for pigs and 48 hours for cattle. Tendering of the meat is another normal chemical process. Enzymes (proteins) in the meat control the depletion of the muscle fibres making the meat tenderer. Oxidation of fatty tissue is also a chemical process that changes the composition of the meat. Typically oxidation of fatty tissue is unwanted because it changes the taste significantly (the product goes rancid).
In fruit and vegetables the most common chemical process is the metabolism, which is the normal “living” process for these products. The metabolism is the conversion of glucose to carbon dioxide, water and heat using oxygen. This process depends on temperature, and the lower the temperature the lower the conversion rate. In cold rooms with large quantities of fruit and/or vegetables the production of CO2 may require ventilation of the cold room. If not ventilated the CO2 concentrations may reach levels that are dangerous to humans and could kill the product itself. The water produced by the metabolism is not always released from the product. The release of water depends on the permeability of the peel. The heat produced must be removed to maintain the temperature of the product. Some fruit and vegetables produce and release gasses like ethylene when they are ripening. Other products are very sensitive to the ethylene concentrations in the air because it accelerates their ripening process. Storing products that produce ethylene with products that are very sensitive to the ethylene concentrations is therefore not always a good idea, as the ripening processes in the ethylene sensitive products can be accelerated significantly.
Temperature has a significant influence on the microbiological processes because it lowers the growth rate. Typically the relation between growth rate and temperature is exponential - therefore a change of only a few degrees can make a large difference in growth rate. Many micro-organisms require temperatures well above 0 C to for optimum growth conditions, but some organisms can grow until -12 C. Freezing a product normally only kills 10 - 90 % of the various micro-organisms - meaning that a product can’t be sterilized by freezing. One type of micro-organisms that sometimes can be killed by freezing is parasites. Storing a product at -20 C for a couple of days (or a week) is normally enough.
This figure shows the influence of temperature on storage time for various product types.
This figure shows the influence of temperature on storage time of products below 0 C. The shaded area shows the practical limits for storage time for products that are not pre-treated (e.g. dehumidified) before storage. The general trend is that lower temperatures extend the storage time. However for smoked bacon and some sausages the storage time is not influenced, or influenced in a negative way, by lowering the temperature. For smoked bacon this is because the lower temperature reduces the conservation effect of the smoke particles added to the bacon during the smoking process. For sausages the reduced storage time is caused by a concentration of reacting substances in the un-frozen parts of the water and fat.
Temperature also influences the chemical processes and here also the relation is the lower the temperature the lower the reaction rate. However, lowering the temperature can’t stop most chemical process - these processes will continue until the temperature reaches -273.15 C (equal to 0 K). The tissue depleting processes are in many cases wanted and controlling the temperature becomes one way of controlling the tendering process. When cooling fresh products like fresh meat the temperature must not be brought down to rapidly as this may cause damage to the product. Typically, fresh beef can be cooled to quickly causing a phenomenon called “cold shortening” where the meat shrinks and turns hard.
In fruit and vegetables the temperature influences the metabolism and thereby the heat of respiration. This slide shows typical values for heat of respiration for a number of products and how the heat respiration varies with temperature. Some products like cauliflower show a significant dependency of heat of respiration on temperature whereas products like onions are almost insensitive to changes in temperature.
Growth of micro-organisms is also influenced by humidity of the surrounding air. Most micro-organisms require ”free” water to grow - bacteria require more “free” water than yeast and mould fungus. Since most micro-organisms are found on the surface of the product air humidity becomes a very important factor for unwrapped products, especially products with a wet surface like fish.
From a bacteriological viewpoint low air humidity is best, but low air humidity also dehumidifies the product changing the weight and quality of the product.
From a bacteriological the correct air humidity is the best, not dehumidifies is produced in the product and the weight and quality of the product is very constant.
The air velocity influences the cooling and dehumidification of the product. Generally, higher velocities enhances the heat transfer between product and air abut also increases the dehumidification rate.
The loss of water from a product can be expressed by two factors: the product factor (PF) and the vapour pressure deficit (VPD). The product factor takes into account the air velocity, product surface (peel) and product water content. The vapour pressure is a measure for the driving potential for dehumidification.
This table shows values for product factors for different products and air velocities. Generally, higher velocities increase the product factor, which also will increase the dehumidification rate. Some products have surfaces that are very sensitive to dehumidification (lettuce, mushrooms) while others are not that sensitive (apples and melons).
Respiration heat is easy to forget once, but never twice. If you are designing a cold room for vegetables and forget the respiration heat you forget a very important contribution to the total heat input. Please note that fruit and cheese also give of heat of respiration.
The ambient air entering the cold store brings in varm air and moisture to the rooms . The moisture is ”caught” by the cooling surface ( where it condensates as water ) and this require s energy . T he moisture, in low temperature rooms, builds up as frost , and has to be removed by the defrost cycle .
In order to understand what moist air really is, it is important to know the composition and how the components behave / acts when the temperature rise and fall.
SHR means Sensible Heat Ratio
Explanation to the 3 situations: 1: Heating: (quite uninteresting) You do not add water, just heat and therefore move straight upwards in the diagram. 2: Cooling without dehumudifying: If the surface temperature is higher than the dew-temperature you will not condense water on the cooling surface and therefore you will move straight downwards in the diagram. 3: Cooling and dehumidifying: The surface temperature is lower than the dew-temperature, therefore water will condense on the cooling surface (dehumidify the air) and the movement in the diagram will not be a staight line - more like a curve passing between 2 and 3.
A SHR-factor close to 1 is the best , 0,8 is not unusual. If water is running from the cooling surface there may be two reasons: A very high relative humidity in the room or a (too) low surface temperature. Unless you want to dehumidify, it is a bad idea to waste a lot of you r cooling energy on condensing water !!! (bad economy) Then comes the $50.000,- question : W hat can you do about it ???? If the refrigeration system is in operation, you have to install a larger aircooler. Story/example: A c u st o mer want s to buy a cheap refrigeration system for his + 5°C cold room. You are contractor and you want the order. Therefore you do a small trick: You increase the temperature difference (reduce the suction temperature) Then you probably can select a smaller aircooler and then you save some money and get the contract. In this story/example I assume that you can use the same compressor ! If the the surface on the aircooler is too small. Then the temperature differen c e will be larger and thereby the surface temperature have to be low. This means that you will be condensing more water than you would do if you had spent more money on buying a larger coolingsurface (evaporator / aircooler) . Aircoolers are sold by their total capacity, and it is usually only the sensible part that the costumer want to use. The costumer has to pay for the total electricity consumption. An aircooler can give a higher performance (kW) when operating with a low SHR-factor because the water have a better heat transfer value than air has on the cooling surface. The idea in this example is that when the surface temperature goes too low, then the SHR-factor drop. FINAL POINT: The humidity that are being condensed on the cooling surface, where does it come from ???? A part of it most likely comes from the products stored in the cold room, and then the costumer is in fact loosing product weight and money. So why is a low SHR-factor a bad idea: Loose product weight => loose money Use electricity on condensing water instead of cooling air => loose money LESSON: Never install a too small aircooler.
In the above example I asume that air is flowing through an aircooler. The evaporation temperature LMTD is the correct way of expressing the temperature difference in load calculations. The error introduced by using the TD is quite small and in the example above it is only 0,13 K equal to 1,3 %. Please note that superheat is neglected in this calculation.
Heating of door frame may be necessary to avoid frost formations preventing door from opening If floor is against ground freezing of soil must be prevented by installing a floor heating system It is important that there is ventilation to and from the room . This is normally done by some ventilation valves Vents in wall may be necessary to equalize pressure between room and ambient
Pressure & temperature Subcooling Superheat Isolated piping Air flow
It is very important that the air is distributed wery well, because it reduces the difference in temperature in the cold room. There may be up to 2 – 4°C temperature diaviation in a (large) cold room. Since there is a temperature diaviation in the room you must be carefull when the room temperatures are measured, both for controlling the refrigeration system and for logging for the health inspector. In small cold rooms the products are probably standing on shelves along the walls of the cold room. In large cold rooms (cold stores) the products are standing on shelves in the middle of the room with the air circulating between the walls and the products ”wrapping” in the products with cold air.
It is very important that the air is distributed wery well, because it reduces the difference in temperature in the cold room. In small cold rooms the products are probably standing on shelves along the walls of the cold room. Like a domestic refrigerator. In large cold rooms (cold stores) the products are standing on shelves in the middle of the room with the air circulating between the walls and the products ”wrapping” in the products with cold air. In large cold rooms the distance between the products and the cieling must be higher because cold air tends to drop as warm air rises in its place (cold is heavier than warm air). When trying to secure the optimum distribution of air you must take into cosideration the layout of the room, if there are machines or colums which can block the airflow. Also you have to observe where is the door, because warm humid air coming in through the open door will give an extra load for the compressors. Also a lot of frost will be deposited on the surface of the evaporator surface. A term called air-throw is the point where the velocity of the air has dropped to 0.5 m/s. Air-throw is only to be considered in large cold rooms with a length of more than approx. 15 - 25 meter.
capacity conytol Note: Power Packs has a special module
EKC thermostat sensor options: Air in sensor Air out sensor Defrost sensor
Please remember to mention that the KP-15 can be used instead of KP-1 and KP-5.
Talking about humidity: It is important to note that the injection area control mentioned on this slide is indirect: The injection is controlled in order to minimize the superheat. You then can increase the suction temperature giving a smaller temperature difference and thereby a smaller dehydration. By minimizing the superheat you increase the ”wet area” inside the evaporator.
Manual alarm inside the room, for person safety, if they cannot get out.
Thermal protection : Built in sensors in the motor winding.
The selection of control system depends on several parameters .
Facts & Features Low price Low complexity Low temperature accuracy Risk off dehydration Liquid migration (consider check valves in the right places) Not easy TEV regulation (Felix please explain)
Please note that you may get a better temperature and humidity control by using a KVP pressure regulator
Por ejemplo con una etapa tendremos el compresor funcionando algo mas de la mitad del tiempo, pero con paradas muy seguidas cuando la carga es menor del 60% Con dos etapas, una etapa estará casi siempre en marcha, y la otra algo más de la mitad del tiempo.
If you start the two compressors at different times the (high) start current will be distributed and probably give less problems.
The OUB Oli separator helps retaining the oil in the compressor(s) HE helps subcooling the liquid and superheating the suction gas (double benefit, but it cost money and must be installed which is why many costumers choose not to use HE
If you measure the temperature of the air entering the evaporator you (probably) measure the highest air-temperature in the cold room (provided the air distribution is good enough). If you only measure the temperature of the air leaving the evaporator you (defin e tly) measure the lowest air-temperature in the cold room. Please remember that there may also be a temperature difference between c e iling and floor in a cold room. In a small room the difference may be small. In working areas (deboning halls) in Denmark the room temperature must be +8°C with very small tolerances . In S outh ern E urope the temperature may be a little higher. If it is too cold (anywhere) in a working area the staff go home !!! The working areas may be for deboning or packaging Cold storage rooms ma y be for fruit and vege t ables Frost storage rooms may be for meat and fish. Special storage may be storing of tuna for raw consumption, or long time storage of fat products.
Electrical defrosting is a easy method for defrosting. You only need to install electrical heaters in the aircooler and pull electrical cables to the aircooler. From a operational point of view it is an expensive way of defrosting because it consumes a lot ef energy. On some systems it may be the only possible way of defrosting. Hot gas is the discharge gas from the compressors in the refrigeration system. So the energy used for the defrosting is ”free” (it was wasted anyway) Hot gas defrosting is a relatively complicated method of defrosting and is only used in large systems with more than 3 – 4 evaporators, which can operate at the same time as the aircooler which is going to be defrosted. The reason for having 3 – 4 evaporators operating at the same time is that the evaporators in operation are ”producing hot gas for the defrosting. More valves are needed to make hot gas defrosting and the controlling system is more complicated as well. Natural defrosting is possible when the room temperature is more than +4°C, then the cooling for the room is stopped and the fan continues to run. This method may take a long time. A higher room temperature makes the defrosting go faster. Water defrosting is a ”dangerous” way of defrosting. Water is sprayed over the cooling surface and may easily spill out into the room. It is an oldfashoined defrosting method. Not recommended.
A picture to explain Where the water comes from. Example: Put a cold bottle on a table in front of you. What happens ? The moisture in the air condenses on the bottle and if the temperature of the bottle is below 0°C the moisture will freeze. If the moisture freezes before it hits the surface of the aircooler it will be more like snowflakes. Because of the low temperature in the aircooler a part of the moisture may condense and freeze before hitting the cooling surface or it may freeze when it hits the cooling surface.
You may have to choose a larger distance between the fins (fin spacing) if you know that there will be deposited a lot of frost on the cooling surface. Small fin spacing (6 mm and less) are not suited for application below 0°C. 9 – 12mm finspacing can be used when there will be deposited a normal amount of frost. 15 – 18 mm are recommended when there will be deposited a lot of frost. Bare coil can also be found.
The frost layer acts as insulation (reduces heattransport) The frost layer restricts the airflow The effectiveness (performance) of the aircooler will decrease when there is a layer of frost on the cooling surface The aircooler may be damaged by ”ice build-up” (ice may push off the driptray) You may have to choose a larger distance between the fins (fin spacing) if you know that there will be deposited a lot of frost on the cooling surface. Small fin spacing (6 mm and less) are not suited for application below 0°C. 9 – 12 mm fin spacing can be used when there will be deposited a normal amount of frost. 15 – 18 mm are recommended when there will be deposited a lot of frost. Bare coil can also be found.
Many factors have influence on that answer Local conditions will probably be different like: Do the products in the room give off humidity ? Number of personel in the room. The personel in the room also give away humidity when they breathe ! How long does the door stay open per day ? How much ambient air enters the cold room ? What is the moisture content in the ambient air ? And many other things ………….