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CO S C O S C C Ó G C ÓCONSIDERACIONES PARA APLICACIÓN DE REFRIGERACIÓN EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS.

DANIEL RODRÍGUEZ

JOHNSON CONTROLS ‐ COLOMBIA

CONSIDERACIONES PARA APLICACIÓN DE REFRIGERACIÓN EN LA

CONSIDERACIONES PARA APLICACIÓN DE REFRIGERACIÓN EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS.

CONSIDERACIONES PARA APLICACIÓN DE REFRIGERACIÓN EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS – TEMAS A TRATAR.

PRODUCTO ‐ CONDICIONES DE PROCESO Y ALMACENAMIENTOPRODUCTO CONDICIONES DE PROCESO Y ALMACENAMIENTO.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN:

REFRIGERANTES.

COMPONENTESCOMPONENTES.

GENERALIDADES.

DISEÑO DE LA PLANTA.

LAYOUTLAYOUT.

PAREDES Y BARRERAS DE VAPOR.

PISOS.

PUERTASPUERTAS.

SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.

VENTILACIÓN.

HUMEDAD Y CALIDAD DEL AIREHUMEDAD Y CALIDAD DEL AIRE.

FUENTE: JOHNSON CONTROLS.

PRODUCTO: CONDICIONES DE PROCESO Y ALMACENAMIENTO.



FUENTE: ASHRAE REFRIGERATION HANDBOOK 2003.




FUENTE: KRACK REFRIGERATION LOAD ESTIMATING MANUAL.



PRODUCTO: CONDICIONES DE PROCESO Y ALMACENAMIENTO.CUARTOS DE ALMACENAMIENTO.

Cava de refrigeración: 0.0degC a +4.0degC. Aplicable en almacenamiento de alimentos Además de la temperatura se debe controlar la humedad cuando elalimentos. Además de la temperatura se debe controlar la humedad cuando el producto no está empacado.

Cava de congelación: ‐22.0degC a –18.0degC. Aplicable en el almacenamiento de productos altamente perecederos.

Cava de temperatura especial: Temperatura definida según el producto almacenado, por ejemplo para maduración de plátanos se usa entre +12.0degC y +16.0degC.

TÚNELES DE CONGELACIÓN RÁPIDA.

Túnel tipo “batch”.

IQF.

VTR.

Túnel continuo.


SISTEMA: REFRIGERANTES.


SISTEMA: REFRIGERANTES.SISTEMA DE REFRIGERACIÓN COMERCIAL.

Cavas de conservación o congelación especialmente.

Sistemas pequeños (menores que 500 0m3/hr1 en succión)Sistemas pequeños (menores que 500.0m3/hr1 en succión).

Sistemas medianos (entre 500.0m3/hr y 1,500.0m3/hr), dependiendo de la evaluación económica.

Proyectos planeados con una corta vida útil (planes deProyectos planeados con una corta vida útil (planes de emergencia o fuerte incertidumbre económica).

Proyectos en los que no se dispone de una amplia fuente de financiación (inversión inicial).

Proyectos no restringidos por políticas ambientales.

Proyectos muy apartados de grandes centros tecnológicos.

1 /h d l d d d1 100.0m3/hr: entre 15.0TR y 20.0TR @ Te = ‐10.0degC y alrededor de 10.0TR@ Te = 25.0degC, con NH3 y dependiendo del tipo de compresor.




SISTEMA: REFRIGERANTES.SISTEMA DE REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL.

Cualquier tipo de aplicación excepto en los que exista peligro de reacción química (por ejemplo licuadores de cloro).q (p j p )Sistemas grandes (mayores que 1,500.0m3/hr1).Sistemas medianos (entre 500.0m3/hr y 1,500.0m3/hr), dependiendo de la evaluación económica.P l d l id ú il ( ió dProyectos planeados con una larga vida útil (expansión de plantas grandes, plantas nuevas grandes). Proyectos en los que se dispone de una amplia fuente de financiación (inversión inicial).Proyectos restringidos por políticas ambientales.Proyectos con grandes volúmenes de producción, 24 horas al día, durante todo el año.




SISTEMA: REFRIGERANTES.SISTEMA DE REFRIGERACIÓN SECUNDARIOS.

Temperaturas no muy bajas, superiores a ‐10.0degC.Zonas con alta concentración de personas, por ejemploZonas con alta concentración de personas, por ejemplo salas de proceso.Procesos de enfriamiento de bebidas.Sistemas en los que esté restringido el uso de los f i i l ( lí i bi lrefrigerantes convencionales (políticas ambientales,

leyes , normas de seguridad, etc).Proyectos planeados con una larga vida útil (expansión de plantas grandes, plantas nuevas grandes). Proyectos en los que se dispone de una amplia fuente de financiación (inversión inicial).Para considerar:

C i di t fi i t lComo es un proceso indirecto, es menos eficiente que el proceso directo.

Energía adicional suministrada a las bombas.

Corrosión de las tuberías y demás elementos del sistema.

FUENTE: JOHNSON CONTROLS, ALFA LAVAL.

SISTEMA: COMPONENTES.



CONDENSER:

EVAPORATIVE, SHELL & TUBE, PHEPHE.

HIGH PRESSURE RECEIVER.

COMPRESSOR:COMPRESSOR:

SCREW, RECIPROCATING IF IS POSSIBLE.

REFRIGERATION LOAD:

DX, FLOODED, RECIRCULATED.





CONDENSER:

EVAPORATIVE SHELL & TUBE PHEEVAPORATIVE, SHELL & TUBE, PHE.

HIGH PRESSURE RECEIVER.

COMPRESSOR:

SCREW.

REFRIGERATION LOAD:

DX FLOODED RECIRCULATED

ECONOMIZER:

OPEN, CLOSED.DX, FLOODED, RECIRCULATED.


SISTEMA: GENERALIDADES.


SISTEMA: GENERALIDADES.EVAPORADORES: Con la capacidad determinada, al aumentar la diferencia de

temperatura entre evaporación y aire obtenemos:

Evaporador más pequeño (generalmente su costo es menor).

Mayor humedad retenida (deshidratación de productos).

Di t ib ió d i d fi i tDistribución de aire deficiente.

Mayor consumo de energía del compresor.




SISTEMA: GENERALIDADES.COMPRESORES:

¿Pistón o tornillo?: Definirlo de acuerdo a la evaluación técnica y económica.Eficiencia:Eficiencia:

Evaluar la relación TR/BHP, a máxima carga y a carga real. Los valores altos son favorables. INCLUIR LA POTENCIA DE LOS EQUIPOS ACCESORIOS COMO LAS BOMBAS DE ACEITE.

A l id d d ióA mayor velocidad de rotación:Menor tiempo entre mantenimientos.

Capacidad:No debe ser muy justa tampoco muy alta (no conviene operar a cargasNo debe ser muy justa, tampoco muy alta (no conviene operar a cargas parciales). Tener en cuenta la veracidad de los ratings y su intervalo de confianza.Variación de velocidad: tendencia actual para mejorar la eficiencia.

Enfriamiento de aceite:Agua: ¿cómo enfriarla?Líquido (inyección): disminuye la eficiencia del compresor.T ifó L d f i i t t fi l d dTermosifón: La carga de enfriamiento se transfiere al condensador.




SISTEMA: GENERALIDADES.COMPRESORES (continuación):

Configuración:Motor: es necesario que su tamaño sea mayor a la potencia al freno [BHP]Motor: es necesario que su tamaño sea mayor a la potencia al freno [BHP] para facilitar sus arranque y mejorar su desempeño en los picos de carga.Separador de aceite: evaluar la migración de aceite.

Mecánica:Control ce la capacidad y la relación de compresión Vi.Tipo de apoyo en rotores y demás parte móviles.Tipo de lubricación.

C t lControl:Electromecánico: es obsoleto, propenso a fallas y sabotajes.Microprocesador: la instrumentación debe ser estándar y de marcas reconocidas, evaluar los protocolos de comunicación si se piensa en control , p pcentralizado.

Repuestos y servicio:¿Se garantizan los repuestos y el servicio técnico durante determinado lapso d ti ?de tiempo?




SISTEMA: GENERALIDADES.COMPRESORES (continuación):

Facilidades de mantenimiento y protecciones:

Válvulas de servicioVálvulas de servicio.

¿Se debe alinear el motor y el compresor?

¿Se controla continuamente el nivel de vibración?

¿S l i d lí id l ió f ll d¿Se generan alarmas por presencia de líquido en la succión, fallas de instrumentos, corriente del motor, etc?

¿Es compatible con el sistema existente?




SISTEMA: GENERALIDADES.CONDENSADORES:

Capacidad evaluada de acuerdo a la Tbh pico.

Normalmente la temperatura de condensación es Tbh + 10 0degF Cuando laNormalmente, la temperatura de condensación es Tbh + 10.0degF. Cuando la temperatura de condensación es muy alta:

El condensador es más pequeño (y probablemente de menor precio) pero el consumo de energía del compresor es mayor y su vida útil disminuye.consumo de energía del compresor es mayor y su vida útil disminuye.

El tratamiento de galvanizado debe ser el mejor posible. Si los costos lo permiten se puede usar acero inoxidable.

2211 **** hfmhfmTmAUQ ∆=∆=∆=




SISTEMA: GENERALIDADES.TANQUES Y TUBERÍAS:

Seguir siempre las recomendaciones de organismos competentes (ASHRAE, ASME IIAR etc)ASME, IIAR, etc).




SISTEMA: GENERALIDADES.VÁLVULAS ELEMENTOS ELÉCTRICOS Y OTROS ACCESORIOS: En lo posible, unificar las marcas. Verificar las nuevas tecnologías disponibles en el mercado.

VÁLVULAS DEVÁLVULASVÁLVULASVÁLVULAS DE VÁLVULAS DEVÁLVULASVÁLVULASVÁLVULAS DE VÁLVULAS DE EXPANSIÓN.

VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN.

VÁLVULAS SOLENOIDES.

VÁLVULAS DE CORTE .

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN.

VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN.

VÁLVULAS SOLENOIDES.

VÁLVULAS DE CORTE .

ACCESORIOS.CONTROL DE NIVEL.VÁLVULAS CHEQUE.VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUJO.

ACCESORIOS.CONTROL DE NIVEL.VÁLVULAS CHEQUE.VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUJO.

FUENTE: JOHNSON CONTROLS, DANFOSS, PARKER.



SISTEMA: GENERALIDADES.UBICACIÓN DE EQUIPOS. Normas vigentes:

ANSI/ASHRAE Addendum15c‐2000.ANSI/ASHRAE Addendum15d‐2000.ANSI/ASHRAE Addendum15d 2000.Addenda to ANSI/ASHRAE Standard 15‐1994.

Se debe procurar una buena ubicación de equipos verificando su funcionalidad y facilidades de mantenimiento.Estudiar la ventilación requerida en la sala de máquinas.Considerar salidas de emergencia.En ciertas plantas, la sala de máquinas se debe aislar de las áreas de proceso.E t di bi l di ñ d l d l ál l d id dEstudiar muy bien los diseños de la red que agrupa las válvulas de seguridad.Previsiones ambientales. Drenajes de aceite (accidentales) y agua contaminada.

BASES SOPORTES Y FUNDACIONES:BASES, SOPORTES Y FUNDACIONES:Cada fabricante debe recomendar la forma de soportar sus equipos.

FUENTE: JOHNSON CONTROLS, ANSI, ASHRAE.




En el caso de instalaciones R717: ASME B35.1. La geometría de la instalación debe quedar especificada en planos y normalmente se basa en los criteriosdebe quedar especificada en planos y normalmente se basa en los criterios ASHRAE.

in ODS DN¼ 6⅜ 10

PIPING MATERIALS CODEDIAMETER SCHEDULE WELDINGPROCESS

OD

E

CONNECTION

⅜ 10½ 15¾ 201 251¼ 321½ 402 50 C

OD

E) I

DE

ALL

YS

S)

E B

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D)

80

TIG

- AS

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2 502½ 653 803½ 904 1005 1256 150 B (S

EA

MLE

SS

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CTY

PE

S (S

EA

MLE

STY

PE

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CE

D.

40

RO

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) +E

(FIL

LIN

G)

#####

8 20010 25012 30014 35016 40018 45020 500

E STM

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6 G

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53 G

RA

DE

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STM

A53

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- ASM

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OD

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OD

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20 50024 700P

IP

1. A

S2.

AS

3. A

SN

OT

TIG

SM

AFUENTE: JOHNSON CONTROLS, ASME.




La tendencia actual evita al máximo el uso de flanges o uniones roscadas con el fin de prevenir fugasfin de prevenir fugas.

in ODS DN¼ 6⅜ 10

PIPING MATERIALS CODE

NPT CLASS 3000#

DIAMETER SCHEDULE WELDINGPROCESS

OD

E

CONNECTION

⅜ 10½ 15¾ 201 251¼ 321½ 402 50

SOCKET WELDCLASS 3000#

TIG

- AS

ME

CO

80

WS

, TE

ES

,

2 502½ 653 803½ 904 1005 1256 150 BUTT WELD

40

RO

OT

PASS

) +E

(FIL

LIN

G)

ALV

ES

, ELB

OW

ES

8 20010 25012 30014 35016 40018 45020 500 M

A23

4 W

BP

STD

- ASM

E C

OD

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AW -

ASM

E C

OD

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S: V

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NG

E

20 50024 700 A

STM

TIG

SM

A

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FUENTE: JOHNSON CONTROLS, ASME.



SISTEMA: GENERALIDADES.TANQUES Y TUBERÍAS (continuación):

Básicamente el diseño se basa en los siguientes principios.Evitar la entrada de líquido al compresor.Evitar la entrada de líquido al compresor.Retornar aceite (y líquido en sistemas recirculados) desde los evaporadores.Minimizar económicamente las caídas de presión en las tuberías, especialmente el las de succión. El orden prioritario es: succión, drenaje de condensadores y lí d ifó d lí id i l d d hi l lí id dlíneas de termosifón, descarga, líquido recirculado, gas para deshielo, líquido de alta presión.Drenar eficazmente el líquido de los condensadores.Distribuir correctamente el líquido en los ramales de tubería de sistemasDistribuir correctamente el líquido en los ramales de tubería de sistemas paralelos.

FUENTE: JOHNSON CONTROLS, ASHRAE.

DISEÑO DE LA PLANTA.


DISEÑO DE LA PLANTA.Se debe tener en cuenta:

Temperaturas uniformes.Temperaturas uniformes.Tiros de aire y su incidencia en los productos.Humedad relativa.Movimiento del aire en las personas que trabajan en el área.Control de la ventilación.Temperaturas inicial y final del producto.Tiempo de almacenamiento.Tráfico en las áreas refrigeradas.Normas vigentes:

U. S. Public Health Service Food and Drug Administration developed the Food Code (FDA 1997).Occupational Safety and Health Administration OSHA.p yEnvironmental Protection Agency EPA.U.S. Department of Agriculture USDA.

FUENTE: JOHNSON CONTROLS, ASME.

DISEÑO DE LA PLANTA ‐ LAYOUT.


DISEÑO DE LA PLANTA LAYOUT.


DISEÑO DE LA PLANTA – PAREDES Y BARRERAS DE VAPOR.


DISEÑO DE LA PLANTA PAREDES Y BARRERAS DE VAPOR.


DISEÑO DE LA PLANTA – PISOS.


DISEÑO DE LA PLANTA PISOS.


DISEÑO DE LA PLANTA – PUERTAS.


DISEÑO DE LA PLANTA PUERTAS.


DISEÑO DE LA PLANTA – SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.


DISEÑO DE LA PLANTA SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.

BLAST FREEZER PUSH – THROUGH TROLLEY FREEZER

SPIRAL FREEZER PLATE FREEZER FLUIDIZED BED FREEZER

CARTON FREEZER

INPINGEMENT FREEZER


DISEÑO DE LA PLANTA – SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.


DISEÑO DE LA PLANTA SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.


DISEÑO DE LA PLANTA – VENTILACIÓN EN CÁMARAS Y SALONES DE


DISEÑO DE LA PLANTA VENTILACIÓN EN CÁMARAS Y SALONES DE PROCESO.

FUENTE: GUNTNER, ASHRAE REFRIGERATION HANDBOOK 2003.

DISEÑO DE LA PLANTA – HUMEDAD Y CALIDAD DEL AIRE.


DISEÑO DE LA PLANTA HUMEDAD Y CALIDAD DEL AIRE.AMERICAN MEAT INSTITUTE SANITARY DESIGN PRINCIPLES.1. Facilidades de limpieza a niveles microbiológicos.2 Uso de materiales compatibles.2. Uso de materiales compatibles.3. Accesos para inspección, mantenimiento , limpieza y desinfección.4. No a la generación, condensación o recolección de agua.5. Todos los agujeros y zonas huecas deben sellarse herméticamente.6. Sin nichos.7. Operación sanitaria.8. Diseño higiénico de zonas de mantenimiento.9. Asegurar la compatibilidad higiénica con otros equipos y sistemas: aire, vapor, agua,

electricidad, etc.10. Validar los procedimientos y protocolos sanitarios.




DISEÑO DE LA PLANTA HUMEDAD Y CALIDAD DEL AIRE.FUENTES DE HUMEDAD:

Permeabilidad a través de pisos, paredes y techo.Personas dentro del área (respiración y ropa).Personas dentro del área (respiración y ropa).Pérdida de humedad de los productos.Evaporación de en las superficies húmedas.Infiltración de aire.Ventilación con aire fresco.Combustión.




DISEÑO DE LA PLANTA HUMEDAD Y CALIDAD DEL AIRE.OBJETIVOS DEL DISEÑO:

Seguridad del producto.Control de la temperatura y humedad del aire.Control de la temperatura y humedad del aire.Tiempos de producción largos y tiempos de higienización cortos.




DISEÑO DE LA PLANTA HUMEDAD Y CALIDAD DEL AIRE.CONTROL DE LA PRESIÓN.

Product Flow

Evisceration De‐bone Cook Room Packaging

Air FlowFlow

Product Flow

Room “A” Room “B”Air FlowFlow

+‐

Opening Between “A” & “B” = 1 Sq. Ft..01” Pressure Difference Requires 255 CFM(Velocity = 255 ft./ min.)( y / )

.05” Pressure Difference Requires 647 CFM(Velocity = 647 ft. / min.)


co s c o sconsideraciones para apliccÓcaciÓn de ...en la industria de alimentos. sistema de...

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