Fabricación de hielo y análisis de ciclos de refrigeración por compresión de vapor

Abstract

Antiguamente, los griegos y romanos (200 a. C) comprimían la nieve en pozos de nieve para utilizarla en épocas de mayor calor. Esta práctica continuó hasta casi mediados del siglo XX en algunas zonas rurales Catalanas, pero su gran desarrollo tuvo lugar entro los siglos XVI y XIX. Los llamados Pous de gla (nevera o pozo de nieve), se construían en laderas umbrías de los montes, de forma cónica con la base en la superficie y con un pozo en el fondo separado por una rejilla que permitía recoger el hielo. Se comenzaba a recolectar la nieve en primavera luego de las últimas nevadas, ésta se cortaba y se llevaba a los pozos de nieve, donde la prensaban para convertirla en hielo. Al pisar la nieve ésta se comprimía, permitiendo conservarla por más tiempo en forma de hielo, luego se cubrían con tierra, hojas y paja formando una superficie homogénea que aislaba el hielo del calor exterior, de esta forma conservaban hielo preparado en invierno. Los trabajadores de los neveros trabajaban en condiciones de frío intenso acumulando la nieve en los pozos, sin disponer de vestimenta apropiada. Otros escritos antiguos describen como los egipcios, hindúes y otros pueblos, producían hielo artificialmente; se llenaban vasijas de arcilla poco profundas con agua y se colocaban sobre gruesos lechos de paja durante la noche. Si las condiciones atmosféricas eran favorables: frío, aire seco y una noche sin nubes, la pérdida de calor, debida a la evaporación nocturna, originaba la formación de finas capas de hielo en la superficie. La actividad de los neveros artificiales cayó en desuso con la invención de las máquinas frigoríficas, creándose fabricas de hielo y más tarde los frigoríficos domésticos. La progresiva implantación de fábricas de hielo a partir de 1890 en diversas ciudades, fue dejando de lado la red de neveros artificiales y la producción de hielo aprovechando el clima. Los principios de la refrigeración fueron difíciles, pues los constructores de máquinas refrigerantes imitaban las máquinas de vapor, de modo que los equipos eran de poco rendimiento y se averiaban frecuentemente. Ocasionalmente, las fallas en las máquinas producían la pérdida de almacenes enteros de productos perecederos. En la actualidad, existe una amplia gama de máquinas y equipos utilizados en procesos de refrigeración, empleándolos para enfriar, conservar y congelar variedad de productos, algunas aplicaciones industriales para enfriamiento y conservación se centran en el campo alimenticio, cocktelero y área de la salud (química y farmacéutica), así como también en la industria pesquera, enfriar y conservar productos marinos, desde su captura hasta su comercialización, es por todas estas necesidades, que se realiza la fabricación de hielo a nivel industrial y doméstico, pese a que existe una gran variedad de hielos, los más demandados y comercializados son el hielo en bloques, cubos y escamas. Considerando todo lo mencionado anteriormente, se presenta el siguiente proyecto, que tiene como objetivo fundamental el estudio de los procesos de fabricación de los hielos ya mencionados. En este documento se expone un análisis de los distintos ciclos de refrigeración para la fabricación de estos hielos, observando su comportamiento en cada uno de sus estados y posteriormente en la eficiencia del ciclo. Se realizará un análisis comparativo de cada uno de ellos, en base a los criterios de eficiencia (principalmente), espacio físico, implementación, entre otros. Finalmente, para llevar este estudio a un nivel real, más allá de lo expuesto, calculado y analizado en el papel, se analizará el diagrama de flujo de una planta de refrigeración real llamada Frigo Austral, la cual está ubicada en la comuna de Talcahuano, fabricantes principalmente de hielo en escamas y una pequeña producción de hielo en cubos. En ésta se describirán y analizarán cada uno de sus componentes y accesorios, abarcando de manera mas completa cada uno de ellos.