CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS A BAJAS TEMPERATURAS

El frío constituye una técnica de conservación ampliamente difundida en la industria de los alimentos.
A diferencia de otras técnicas de conservación, las bajas temperaturas permiten obtener productos con características similares a las del producto original, lo que resulta de especial importancia para su consumo de manera directa.
Asimismo, constituye un adecuado medio de conservación para las materias primas y los productos derivados de la industria alimentaria.

Producción de frío

Fundamentos termodinámicos de la refrigeración

La refrigeración puede definirse como el calor añadido al sistema para mantener la temperatura deseada de la sustancia que debe ser enfriada.
Esta temperatura es más baja que la del medio ambiente inmediato o alrededores. Para ello, la sustancia de trabajo, denominada refrigerante, absorbe calor a una temperatura baja, mientras que rechaza calor a una temperatura más elevada que la de los alrededores.

Las características generales de los sistemas de refrigeración son:
· Proceso continuo: La baja temperatura del foco frío debe ser alcanzada y mantenida
· Proceso no espontáneo: se absorbe calor a un a temperatura baja y se rechaza a una temperatura alta, requiriéndose el suministro de energía
· Proceso cíclico: la sustancia de trabajo debe ser retornada a las condiciones iniciales para que pueda ser nuevamente utilizada.
· Proceso inverso: el calor rechazado es mayor que el calor absorbido

El ciclo de Carnot operado a la inversa constituye el fundamento del ciclo de refrigeración, ya que mediante él se consigue el efecto inverso de la máquina térmica, pues se transporta energía desde el foco frío hasta el foco caliente. Este proceso consiste de dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. Todos estos procesos son termodinámicamente reversibles.

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor

Los intercambios de calor a temperatura constante pueden lograrse cuando se emplea un vapor como refrigerante, de manera que la absorción de calor desde el foco frío produzca su vaporización, mientras que el rechazo de calor al foco caliente de lugar a su condensación, lográndose de esta manera que estos procesos se efectúen a temperatura constante. Este ciclo queda enmarcado entre las líneas de líquido y vapor saturados, tanto en diagramas temperatura-entropía como presión-entalpía.
La compresión del refrigerante de manera posterior a la absorción de calor eleva su temperatura lo que permite que ceda calor en el foco caliente condensándose. Para llevar al refrigerante a las condiciones requeridas para la absorción de calor en el foco frío, este es expandido

La capacidad de refrigeración de un sistema de refrigeración indica la cantidad de calor que este es capaz de extraer del foco frío en una unidad de tiempo.

Los cálculos que se realizan en estos sistemas están encaminados a determinar el flujo de refrigerante que circula por el sistema, el consumo de energía, el coeficiente de funcionamiento y la capacidad de refrigeración, entre otros. El cálculo del ahorro de energía que se produce cuando un alimento puede almacenarse a una temperatura superior a otra resulta de especial importancia.

El grado de compresión queda determinado por las presiones de ebullición y condensación del refrigerante. Un aumento del grado de compresión provoca en el compresor de una etapa la reducción de su capacidad, la cual puede llegar a ser nula. Esto significa que no se puede lograr cualquier temperatura de ebullición manteniendo constante la temperatura de condensación. Asimismo, al aumentar la temperatura de condensación la temperatura de ebullición más baja que puede alcanzarse se hace también mayor.

Al disminuir la temperatura de ebullición y aumentar la temperatura de condensación se eleva la temperatura a la salida del proceso de compresión. Con el aumento de esta temperatura el coeficiente de funcionamiento disminuye debido al incremento en el trabajo de compresión. Una temperatura elevada en el cilindro del compresor empeora las condiciones de lubricación pues los aceites pierden sus propiedades lubricantes, lo que acelera el desgaste de los equipos. Además, al aumentar la diferencia entre las temperaturas del evaporador y el condensador las pérdidas en la expansión estrangulada se incrementan.

Las causas señaladas limitan los regímenes de trabajo del ciclo estándar antes señalado. Para razones de compresión (pcond / pebull) entre 7 y 10 resulta ventajoso la utilización de ciclos con más de una etapa de compresión los que se denominan ciclos de presiones múltiples.

En estos sistemas se introducen dos operaciones que son las de separación de vapor y enfriamiento intermedio de vapor. La primera está encaminada a separar el vapor que se produce durante la expansión, cuya cantidad puede resultar significativa si la razón de compresión es grande. Este vapor formado durante esta operación no realiza ningún efecto útil en el evaporador contribuyendo solo a incrementar las pérdidas de energía en el sistema. El enfriamiento intermedio del vapor entre las dos etapas de compresión origina una disminución en el trabajo de compresión. Este enfriamiento del vapor puede llevarse a cabo a expensas del líquido depositado en el tanque separador. Para ello el refrigerante en estado de vapor, proveniente del compresor de la etapa de baja, se hace burbujear en el refrigerante en estado líquido depositado en el tanque separador. Los cálculos que se realizan en estos ciclos son similares a los desarrollados en los ciclos estándares, a los que se adicionan los correspondientes a los flujos de refrigerantes que circulan por los ramales del sistema.
Estos ciclos con presiones múltiples son empleados en los casos en que se requieran bajas temperaturas de conservación. El almacenamiento de helados y la congelación de carnes constituyen ejemplos donde se aplican estos sistemas.

Refrigerantes

Se denomina refrigerante a la sustancia mediante la cual se efectúa el transporte de calor desde el cuerpo a enfriar o foco frío, hasta los alrededores o foco caliente.
Entre los refrigerantes se tienen los hidrocarburos halogenados, las mezclas azeotrópicas, los hidrocarburos, los compuestos inorgánicos y los compuestos orgánicos no saturados. Los hidrocarburos halogenados son obtenidos mediante la sustitución de uno o más átomos de hidrógeno en las moléculas de hidrocarburos por átomos de fluor y cloro. Entre estos se encuentran los conocidos freones, de los cuales el freón 12 constituye el de mayor riesgo para el medio ambiente por los daños que ocasiona sobre la capa de ozono.
Sobre la base del Protocolo de Montreal se ha establecido un plazo para su sustitución definitiva, existiendo también un cronograma para la sustitución paulatina de otros refrigerantes halogenados.
Entre los compuestos inorgánicos el amoníaco resulta el más empleado en la actualidad.

A pesar de que son muchas las sustancias que pudieran ser utilizadas como refrigerantes, solo un determinado número de ellas pueden emplearse como tales. Estas sustancias deben reunir toda una serie de requisitos, por lo que la elección de un refrigerante debe tomar en consideración diversos criterios como son:
· Criterios térmicos: presión a las temperaturas de ebullición y condensación, temperatura crítica, razón de compresión, calor absorbido en el evaporador por unidad de volumen del vapor aspirado por el compresor, temperatura de congelación, calor latente de vaporización y calor específico del líquido y del vapor.
· Criterios técnicos: Acción sobre los metales y sus aleaciones, acción sobre los lubricantes, efecto sobre el medio a enfriar, comportamiento en presencia de agua, coeficientes de transferencia de calor del líquido y del vapor, tendencia a las fugas y su detección y viscosidad.
· Criterios de seguridad: toxicidad, inflamabilidad y no formar mezclas explosivas con aire.
· Criterios medio-ambientales: acción sobre la capa de ozono

No existe un refrigerante que cumpla con todos los requisitos señalados, por lo que su elección debe realizarse tomando en cuenta las particularidades de la aplicación. En la actualidad los requisitos ambientales se consideran una limitante para la elección.

La transferencia de calor entre el cuerpo enfriado y el refrigerante se puede efectuar de manera directa o indirecta. La forma directa es aquella en la que se produce el intercambio entre el refrigerante y el medio enfriado (aire en una cámara refrigerada, por ejemplo). En tales casos el refrigerante se denomina primario. En la forma indirecta se emplea un refrigerante auxiliar, de manera que el calor se trasmite de este refrigerante auxiliar y de este a un refrigerante primario en el evaporador. Este refrigerante auxiliar constituye un refrigerante secundario.
Los refrigerantes secundarios también deben responder a una serie de requerimientos. En el caso de requerirse temperaturas de congelación son empleadas las soluciones salinas denominadas salmueras. Un aspecto de interés práctico lo constituye la selección de la salmuera así como su composición.

Tubería revestida resistente a la corrosión

Numerosos procesos requieren tubería revestida para resistir la corrosión y la abrasión de los productos que transportan y la temperatura y la presión a la que operan.

Algunos sistemas Costa Afuera que requieren tubería revestida son:

• Sistemas contra incendios
• Enfriamiento de aguas
• Sistemas sanitarios
• Líneas de drenaje
• Tuberías en columna
• Tratamientos de aguas
• Tubería para agua de lastre
• Tuberías de sondeo
• Campana neumática
• Tubería regreso de condensados
• Líneas de lavado de aceite crudo de alimentación y descarga
• Tanques limpiadores
• Hipoclorito de sodio en bajas concentraciones
• Lodo de perforación
• Agua potable
• Línea de agua de mar

También en el ámbito Químico-Industrial existen numerosas aplicaciones que requieren tubería revestida como son:

• Lodo de perforación
• Líneas de venteo
• Drenajes de piso
• Tuberías para lodos y fangos
• Tuberías para servicios de ácidos, sosa cáustica
• Tuberías para la conducción de químicos
• Tuberías para servicios químicos
• Tubería regreso de condensados
• Drenaje de techo
• Tubería subterránea contra incendio
• Enfriamiento de aguas
• Pozo de evacuación
• Fluidos procesados
• Tubos conductores

En el Campo Petrolero también se requiere este tipo de tuberías, por ejemplo en:

• Tubería de flujo
• Tubería para salmuera
• Tubería de disposición
• Tubería colectora
• Tubería de inyección
• Tubería de recuperación y extracción de CO²
• Tubería de transferencia
• Tubería de planta
• Tubería de carga y descarga
• Tubería para aguas negras y aguas excluidas
• Sistemas contra incendio
• Sistemas de separador trifásico
• Planta de tratamiento de agua

En términos generales, la pared estructural de las tuberías reforzadas con fibra de vidrio están formadas por tres capas, cada una de las cuales tienen una composición diferente y un fin específico.

La primera es la barrera anticorrosiva. De gran importancia, ya que debe proporcionar la resistencia a los agresivos químicos, la resistencia a la abrasión, la estanqueidad absoluta y la lisura, tan característicos en este tipo de tubería. Está compuesta por una superficie interior lisa, reforzado con velo de vidrio. El espesor de esta barrera puede variar según las características corrosivas y abrasivas del fluido a vehicular.

La capa estructural debe proporcionar la resistencia mecánica necesaria para soportar los esfuerzos a que se somete la tubería. El espesor de esta capa y el ángulo de enrollamiento determinarán la resistencia mecánica de la tubería en el sentido circunferencial y longitudinal de la misma. En esta capa se admite la colocación de cargas inertes (sílice, cuarzo o similar).

La última fase es la protección externa. Su finalidad es proporcionar resistencia a los agentes externos, bien sean ambientales o de los terrenos. En el caso de que se prevea una agresividad externa importante sobre la tubería se utiliza una barrera anticorrosiva adicional. Esta protección exterior puede contener, si el caso lo requiere, aditivos para la protección de las radiaciones ultravioletas.

Norgam de México ofrece tecnología de tuberías reforzadas con fibra de vidrio para aplicaciones de alto desempeño, resistencia a la corrosión y a la abrasión.

Por ejemplo, nuestro sistema de tuberías Fiberglass Systems emplea una gran variedad de productos que se adecuan según sus necesidades:

Red Thread II Es una tubería sin revestimiento fabricada por filamentos embobinados con resina epóxica y refuerzos de fibra de vidrio. Sus mayores ventajas son su servicio de larga vida, bajo peso y resistencia a la corrosión. Se utiliza en aplicaciones de inyección de agua y conducción de hidrocarburos a baja presión. (Para presiones de operación de hasta 450 psi. Hasta diámetros de 6” y 225 psi. de diámetro a partir de 8” hasta 24”.

Red Thread II Performance Piping. Esta tubería esta fabricada de fibra de vidrio y de resina epóxica lo que hace que ofrezca resistencia externa e interna a la corrosión; es de fácil instalación. Soporta 450 libras de presión a más de 90º C. Desde 2" hasta 24"

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Criterios para seleccionar ropa protectora resistente a sustancias químicas

La ropa protectora sirve para proteger los ojos, la piel y los pulmones de los efectos dañinos de las sustancias químicas peligrosas.

La ropa protectora forma una “barrera” entre la piel y las sustancias químicas que pueden dañar la piel y a los órganos del cuerpo.

Hay ciertos materiales que son resistentes a los efectos dañinos de las sustancias químicas peligrosas. Estas telas resisten la penetración de los químicos por la costura de la ropa y la habilidad de éstos de disolver la tela, o de pasar a través de la tela.

Es más fácil escoger la ropa protectora correcta si se sabe con qué sustancias químicas está trabajando. Es más difícil escoger ropa protectora si no se sabe la identidad de los químicos, o si hay más de un químico peligroso presente.

Existen cuatro puntos clave al seleccionar el equipo protección personal:

1. Identificar la sustancia química.
2. Evaluar el nivel de exposición.
3. Evaluar la resistencia química del equipo de protección personal.
4. Evaluar la resistencia física del equipo de protección personal.

Identificar la sustancia química

a. Identifique la sustancia química.
b. Identifique la forma física de la sustancia. Identifique los químicos peligrosos
que estén presentes. Averigüe los peligros específicos de cada químico.
c. Investigue si el químico puede dañar a la piel o los pulmones con la cantidad que está presente.

Evaluar el nivel de exposición

a. Evalúe el nivel de exposición determinando el IDLH, TLU, PEL.
b. Evalúe el nivel de exposición que usted realmente tiene. Es muy importante determinar qué tan grande es el riesgo de exposición que usted tiene.

Evaluar la resistencia química del equipo de protección personal

El equipo de protección personal debe ser adecuado para la sustancia química a la que usted está expuesto. No existe ningún material que le proteja de todas las sustancias químicas, ni tampoco hay un material que sea completamente impermeable. Las sustancias químicas pueden atravesar cualquier material de tres maneras: permeabilidad, degradación y penetración.

- Permeabilidad. Es el proceso por el cual la sustancia química atraviesa el equipo de protección personal a nivel molecular (invisible), dependiendo del tiempo, concentración, temperatura y el estado físico de los contaminantes.
- Degradación. Es la pérdida o cambio en la resistencia del material a las sustancias  químicas; lo que significa que el material se puede derretir, aflojar o romper al estar en contacto con las sustancias químicas.
- Penetración. Ocurre cuando las sustancias químicas se mueven a través de los zíperes, las costuras de la ropa o cualquier imperfección en el material del equipo de protección personal.

La resistencia química es la cualidad que tiene la ropa o equipo de prevenir o reducir la exposición a sustancias químicas. Todos los materiales están expuestos a cierto nivel de degradación, permeación o penetración. Toma tiempo para que una sustancia química pueda causar permeabilidad en un material, sin embargo, puede ocurrir inmediatamente o en un período de 24 horas. El tiempo realmente depende del material del traje protector y de los químicos con los que usted trabaja. La información sobre permeabilidad debe ser proveída por el fabricante.

Realmente no existe un traje protector que sea completamente impermeable. Una forma de aumentar la protección es usando vestimenta de varias capas. Muchos trajes protectores hoy día están hechos de capas delgadas de diferentes materiales.

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