Descripción

Como cámara frigorífica se entiende el recinto dotado de instalaciones de frío artificial, que se destina a conservar alimentos u otros productos que podrían descomponerse a la temperatura ambiente (RAE).

Las técnicas de generación de frío más importantes son aquellas que emplean los ciclos de:

  • Compresión mecánica de vapor.
  • Compresión por absorción.

Las diferencias fundamentales entre estas técnicas son:

  • El ciclo de vapor consume energía mecánica, mientras que el ciclo de absorción consume energía térmica.
  • En igualdad de condiciones, por cada unidad de efecto refrigerante, se requiere más energía calorífica en el sistema de absorción que energía mecánica en el sistema de compresión de vapor.
  • El precio de la energía mecánica es superior al de la energía térmica, que a menudo proviene de una fuente residual prácticamente gratuita.
  • Los equipos de absorción requieren mucho espacio disponible y tener energía térmica que aprovechar, en caso contrario no resultan interesantes. De esta forma, para el sector terciario se utilizan normalmente cámaras frigoríficas que utilizan sistemas de compresión mecánica de vapor.

Conceptos básicos

Cámara frigorífica

Sus elementos constitutivos básicos son tres:

  • Aislamiento: su elección es determinante en el rendimiento de la cámara, así como la estanqueidad de las juntas.
  • Barrera antivapor: mantienen el valor de la conductividad térmica, evitan deterioros del aislante y los paramentos, reducen el consumo energético y alargan la vida útil de cerramientos y materiales aislantes.
  • Revestimientos: son necesarios para la protección del aislante y contra la penetración de agua.

La máquina de Carnot al funcionar en sentido inverso, denominándose entonces frigorífico. Se extraería calor Q2 del foco frío (T2) aplicando un trabajo W y cedería Q1 al foco caliente (T1).

En un frigorífico real, el motor conectado a la red eléctrica produce un trabajo que se emplea en extraer un calor del foco frío (la cavidad del frigorífico) y se cede calor al foco caliente, que es la atmósfera.

Los componentes básicos de las cámaras frigoríficas son:

  • Compresor.
  • Evaporador.
  • Condensador.
  • Dispositivo de expansión.

Aplicaciones

Las cámaras frigoríficas tienen un papel importante en el consumo de energía eléctrica del sector terciario:

  • Hostelería. Prácticamente toda la materia prima utilizada en este sector, restauración, debe ser conservada y almacenada en condiciones estrictas y estables de temperatura, así como diferenciada según se clasifiquen.
  • Sanitario. Su uso está orientado a la conservación de muestras y reactivos, aparte de las morgues hospitalarias.
  • Docente. Su uso se encuentra en ciertos laboratorios especializados para guardar muestras o reactivos.
  • Comercio. Podrían tener pequeñas cámaras frigoríficas, en el caso de la repostería, podrían encontrarse cámaras expositoras de diversas formas.
  • Deportivas. Se encuentran cámaras específicas para bebidas y comida rápida.

Clasificación

Por tipo de características técnicas

Tipo de refrigerante

Un refrigerante es cualquier fluido que actúe como agente de enfriamiento, absorbiendo calor de un foco caliente al evaporarse.

Clasificación

  • CFC: son hidrocarburos totalmente halogenados. Se caracterizan por ser gases muy estables que persisten en la atmósfera muchos años y por tanto pueden llegar a la estratosfera donde destruyen la capa de ozono. Por este motivo dejaron de fabricarse y usarse a partir de 1995. Dos de los refrigerantes con mejores propiedades termodinámicas y por ello los más utilizados hasta dicha fecha pertenecen a este grupo y son el R-12 o diclorodifluormetano y el R-11 o triclorofluormetano.
  • HCFC: son hidrocarburos halogenados. Son sustitutos a medio plazo de los CFC dada su menor agresividad con la capa de ozono. Según el Protocolo de Montreal su uso y producción tendrá que estar reducido al 100 % en enero del 2030. Ejemplo: R-22 clorodifluormetano ODP-0,05.
  • HFC: derivados halogenados que no contienen cloro en su molécula oxidándose con gran rapidez en capas bajas de la atmósfera, siendo su ODP-0. Ejemplo R-152 o difluormetano.

Tipo de compresor

a) Compresores alternativos o de pistón:

Son los más utilizados y se caracterizan por la intermitencia a la que sale el gas comprimido. Cuando se quieren obtener presiones muy elevadas se utilizan varios cilindros.

Según el número de caras activas del émbolo en:

  • Compresores de simple efecto: aquellos en que una sola cara es activa.
  • Compresores de doble efecto: las dos caras son activas.

Según la dirección de movimiento del émbolo se pueden clasificar en:

  • Horizontales.
  • Verticales.
  • Radiales.

Según la estanqueidad:

  • Abiertos: el motor que acciona el compresor es totalmente exterior.
  • Herméticos: el conjunto motor-compresor está cerrado dentro de un depósito hermético que no es desmontable.

Estos compresores se utilizan para equipos con capacidades frigoríficas entre 500kcal/h – 500000 kcal/h o frigorías.

b) Compresores rotativos:

A diferencia de los alternativos presentan un caudal de salida de gas comprimido continuo. Los más utilizados son:

  • Compresores de paletas: Capacidades frigoríficas –10.000 kcal/h.
  • Compresor de tornillo: Este tipo de compresores se utilizan para capacidades frigoríficas superiores a la 150.000 kcal/h.
  • Compresor centrífugo o radial: también turbocompresor. Para una compresión en múltiples etapas se puede unir al mismo eje distintas turbinas de forma que la salida de una de ellas vaya a la entrada de la siguiente. Estos compresores se utilizan desde 100 000 kcal/h –30·106 kcal/h.

Tipo de Condensador

Según cuál sea el medio utilizado para realizar la extracción de calor los condensadores se clasifican en:

a) Condensadores enfriados por aire

Se utilizan en instalaciones de pequeño tamaño.

b) Condensadores enfriados por agua

Éstos se dividen en tres tipos:

  • Condensadores de contracorriente, que pueden adoptar una disposición horizontal o en espiral.
  • Condensadores de inmersión, que pueden trabajar en sentido horizontal o vertical.
  • Condensadores multitubulares. El inconveniente que presenta este tipo de condensadores enfriados por agua es el alto consumo de agua, que en grandes instalaciones frigoríficas encarece mucho el proceso. En estos casos el agua se recupera para hacerla recircular y reutilizarla en su función condensadora enfriándola en equipos auxiliares denominados torres de enfriamiento o torres de refrigeración. Las pérdidas de agua por evaporación se compensan con una aportación de agua nueva.

c) Condensadores evaporativos

Son una combinación de los condensadores enfriados por aire y de las torres de enfriamiento que se utilizan cuando se dispone de poca cantidad de agua de enfriamiento o el coste de ésta es muy elevado.

Tipo de Evaporador

Según cómo circula el refrigerante:

  • Evaporadores de expansión seca.
  • Evaporadores de tipo inundado o semi-inundado.

Según cómo estén construidos:

  • Evaporadores de tubos lisos: Se emplean como serpentines para el enfriamiento de líquido o para estar suspendidos del techo en cámaras de congelación y almacenes de conservación de congelados.
  • Evaporadores de placas: Se utilizan en armarios frigoríficos y en congeladores domésticos y comerciales.
  • Evaporadores de tubos con aletas.

Según la circulación del aire:

La circulación del aire en el espacio refrigerado es esencial para la transferencia de calor del producto hacia el evaporador.

  • Por convección natural: utilizados en los congeladores domésticos y armarios o muebles expositores.
  • Por convección forzada: la circulación forzada del aire aumenta la absorción de calor y reduce la superficie necesaria del evaporador.

Según enfriamiento de líquido o aire:

  • Enfriadores de aire: baterías de convección forzada, tubos lisos, placas.
  • Enfriadores de líquido: se utiliza en la industria de la leche, mosto, vino, cerveza.

Por forma

  • Modulares

Por medio de paneles aislantes, se construyen naves o cámaras de diferentes formas o tamaños ajustándose exactamente a las necesidades del cliente. El punto más débil y más importante en su construcción reside en el sellado de paneles, para evitar pérdidas de frío.

  • Frigoríficos

Nos referimos a pequeñas cámaras frigoríficas, pudiendo encontrarse en este apartado tanto las pequeñas neveras existentes en las habitaciones de los hoteles, como otras de mayor tamaño y utilizadas en pequeños comercios o en las cocinas de los restaurantes.

  • Arcones

Existen varios tipos de congeladores pequeños, en general se pueden clasificar en verticales u horizontales. Como propiedades a destacar están la capacidad de supercongelación y la autonomía en caso de falta de alimentación eléctrica.

  • Expositores

Utilizados fundamentalmente en supermercados, también podemos encontrarlos en panaderías, reposterías, pequeños comercios para la venta de helados, bebidas, etc.

Mantienen la temperatura gracias a diferentes sistemas como puede ser la cortina de aire frío, para permitir el acceso fácil a los productos expuestos.

  • Morgues Hospitalarias

Existe un tipo especial de frigorífico, la morgue, utilizada para mantener los cuerpos sin vida en buen estado de conservación hasta su destino final.

Por tipo de aplicación

Habrá que destacar las condiciones de temperatura, el compresor más idóneo y el refrigerante más adecuado.

Tipos de conservación frigorífica según la utilidad del frío utilizado:

  • Refrigeración de los alimentos: la temperatura del producto se mantiene entre –1ºC y 8 ºC y prolonga unos días o semanas la vida útil de los alimentos.
  • Congelación de los alimentos: la temperatura del producto se reduce por debajo de su punto de congelación con lo que una proporción elevada del agua que contiene cambia de estado, formando cristales de hielo. Prolonga durante semanas e incluso meses la vida útil de los alimentos.

Tipos de conservación frigorífica según la velocidad a la que tiene lugar la formación de estos cristales:

  • Congelación lenta: se realiza a temperaturas del orden de –15 ºC a –25 ºCy en la que el proceso de formación de cristales de hielo dura varias horas.
  • Congelación rápida o ultracongelación: se lleva a cabo a temperaturas del orden de –35 ºC y en la que el proceso de transformación del agua en cristales de hielo dura unos minutos (como máximo 2 h). Este tipo de congelación conserva mucho mejor la estructura original del producto ya que los cristales de hielo formados son mucho más pequeños y no lesionan las células de los tejidos de los alimentos.

Tipo de cierres y puertas

  • Cortina Hawaiana o de lamas

Existen diferentes modelos de cortinas. Son convenientes en aquellos casos en que es necesario entrar y salir con frecuencia de una cámara frigorífica, de forma que con la apertura de la puerta no se pierde tanto frío como si no estuviera puesta.

  • Cortinilla nocturna

Fundamentalmente para los expositores, que permanecen abiertos durante el día para facilitar el acceso a los alimentos expuestos, pero por la noche, se ponen unas cortinas para mantener la temperatura idónea con el menor consumo energético posible.

  • Puertas Pivotantes

Se conocen por este nombre a las puertas más comunes. Se pueden encontrar en el mercado de una o dos hojas, con mirilla o sin ella. Pero lo más importante es su capacidad aislante y cierre perfecto.

  • Puerta automática horizontal y vertical

Este tipo de puertas, para cámaras de mayor tamaño, como pueden ser las encontradas en los almacenes internos de los hipermercados, facilitan una apertura y cierre controlados y rápidos para reducir las fugas y asegurar su cierre. Son idóneas para cámaras poco utilizadas, o combinadas con una puerta de lamas.

Por calificación energética

Quedaría representada la clase energética:

Flecha corta y verde / letra A: consumo bajo.
Flecha larga y roja / letra G: consumo alto.

Recomendaciones

El objetivo principal debe ser evitar pérdidas de frío, para ello:

  • A la hora de comprar una cámara frigorífica, hay que dimensionar la instalación a las necesidades reales, cuanto más grande sea la cámara, mayor coste supondrá enfriarla.
  • Asegurar un buen aislamiento, mantener las puertas cerradas y confirmar que el cierre es hermético, así como el buen estado de las cortinillas flexibles.
  • Evitar fuentes de calor: independizar las cámaras frigoríficas de los locales calefactados, adosar las cámaras entre sí, proteger el recinto frigorífico de la radiación solar. (La temperatura exterior ideal es en torno a los 18ºC, si la temperatura que rodea la cámara fuera de 23ºC, el consumo de la misma aumentaría un 38%)
  • Adecuar la temperatura de conservación o congelación según las necesidades adaptadas al producto y al tiempo de conservación, según la siguiente tabla orientativa:

  • El alumbrado interior tiene que ser específico para estas instalaciones. Las lámparas incandescentes emiten mucho calor, por lo que cuanto mayor sea la potencia de la lámpara, mayor será el aporte de calor y mayores las pérdidas energéticas. Es conveniente instalar un sistema que asegure el apagado del alumbrado interior cuando no es necesario.
  • Instalar elementos de control y regulación adecuados, existen diferentes modelos en el mercado de termostatos con alarma en caso de pérdida de frío por encima de unos valores determinados, incluso sistemas de control simultáneo de varias cámaras a la vez con memoria de registro.
  • Mantener limpias las juntas de las puertas de las cámaras frigoríficas y neveras, para asegurar su hermeticidad, y limpiar una vez al año el serpentín o siempre que se genere escarcha.
  • No se deben introducir en las cámaras frigoríficas alimentos aún calientes, ni abrir las puertas de las cámaras y neveras innecesariamente, para evitar que se escape el frío con el consiguiente consumo energético.
  • En los frigoríficos, procurar tener los alimentos bien ordenados pero permitiendo el paso del aire entre ellos, de forma que se pueda repartir homogéneamente.
  • En los congeladores, procurar apilar los elementos para favorecer su conservación con el menor consumo posible.
  • Revisar el estado de la cámara frigorífica, la acumulación de escarcha reduce el rendimiento de la máquina.
  • Procurar quitar los cartones, cajas o envoltorios innecesarios que reducen el contacto de los alimentos con el frío producido, reduciendo su rendimiento energético.