Conferencia agro frio 2014 unmsm-fac. química

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Facultad de Química é Ingeniería Química

Escuela Académica Profesional de Ingeniería Agroindustrial

AGRO-FRIO 2,014

Conferencia:EVOLUCIÓN HISTÓRICA,

SOSTENIBILIDAD Y AHORRO DE ENERGÍA EN REFRIGERACIÓN Y EN ACONDICIONAMIENTO

DE AIRE Julio 2,014

Ingº Ernesto Sanguinetti Remusgo

Expositor:

Ing. ERNESTO SANGUINETTI REMUSGO


Antes se transmitían los conocimientos de generación en generación con muy pocos cambios, pero ahora la industria moderna tiene una base técnico científica que nunca considera los procesos de producción como definitivos porque se ha generado la obsolescencia tecnológica en períodos cada vez más cortos.

TRANSMISIÓN DE CONOCIMIENTOS


¿¿¿ COMUNICACIÓN ???


• Lo primero que encontró el hombre fueron las pieles de animales para cubrirse, luego vivir en las cuevas.

• El descubrimiento y uso del fuego permitió un avance importante para variar la temperatura del aire que lo rodeaba.

• También observaron el efecto de la nieve y el hielo sobre sus casas y sobre sus cuerpos, en los lugares donde era posible encontrarlos, pero solo se protegieron de ellos. Llegaron a notar que algunos alimentos en contacto con hielo no se descomponían.

• Los chinos fueron los primeros en almacenar hielo en bodegas de madera y paja, que la utilizaban para enfriar bebidas.

• Posteriormente los griegos y romanos hicieron lo mismo almacenando hielo en pozos y cavernas, igualmente para enfriar sus bebidas.

EVOLUCIÓN DE LA REFRIGERACIÓN Y EL AIRE ACONDICIONADO

El fuego y las cavernas


Los egipcios por su parte enfriaban el agua almacenándola dentro de recipientes porosos. Debido a la porosidad parte del agua “mojaba” la superficie exterior del recipiente y la evaporación de ese líquido por circulación del aire ambiente, enfriaba el líquido que quedaba en el interior.

También los egipcios consiguieron tener aire acondicionado en habitaciones del faraón, construyéndolas con piedra pulida por un lado y áspera por el otro. Durante la noche las piedras se enfriaban y al amanecer los esclavos construían la habitación para que durante el día se obtengan temperaturas del orden de 23 a 27°C mientras que en el exterior oscilaba entre 35 y 50°C. En la noche desarmaban todo para repetir el proceso.

Durante siglos , hasta fines del siglo XIX, el hielo natural fue el único medio que suministró refrigeración para conservar productos perecederos , enfriar bebidas y fabricar helados.

EVOLUCIÓN DE LA REFRIGERACIÓN Y EL AIRE ACONDICIONADO (continuación)

Enfriamiento de agua y aprovechamiento del hielo


Recién en 1,823 Michael Faraday (Londres- Inglaterra) descubrió que algunos gases se enfriaban cuando se condensaban a presión constante. Luego en 1,834 , L.W. Wright logró producir hielo mediante expansión de aire comprimido y lo siguió el norteamericano Jacob Perkins al lograrlo expandiendo líquido y su hermano David Perkins lo mejoró creando un sistema cerrado de refrigeración usando la compresión y expansión del éter, lo patentó y lo llevó a Estados Unidos de Norteamérica.

En 1,842, el Norteamericano John Gorrie, (Florida – USA) descubrió que el amoníaco al escurrirse y expandirse producía enfriamiento.


John Gorrie

Michael Faraday


En 1,858 el francés Ferdinand Carré desarrolló una máquina de compresión usando amoníaco líquido. Logró fabricar hielo en pequeños bloques y a partir de 1,876 aparecen plantas de hielo “artificial”. Otros investigadores hicieron pruebas con el éter etílico y el éter metílico entre 1,856 y 1,864.

En 1,875 el suizo Raoul Pictet usó Dióxido de Azufre ó Anhídrido Sulfuroso (SO2) como refrigerante y en 1,878 se hacen investigaciones con el Cloruro de Metilo y el Anhídrido Carbónico para saber si se comportan como refrigerantes.


Ferdinand Carré

Raoul Pictet


En 1,881 el norteamericano Gustavus Swift introdujo la refrigeración para vagones de ferrocarril que transportaban productos alimenticios.En 1,894 el francés Marcel Audiffren patentó una máquina para enfriar líquidos que usaba compresor con “yugo escocés” y SO2 como refrigerante.


En 1,902 el norteamericano Willis Carrier diseña un nuevo sistema de aire acondicionado con regulación de la humedad. Se le considera el PADRE DEL AIRE ACONDICIONADO no solo por ello sino que creó una pequeña escuela para enseñar los principios de ese sistema. En 1,915 junto con otros ingenieros fundó la empresa Carrier Engineering que sigue hasta la actualidad como Carrier Corporation.


En 1,918 la empresa Kelvinator empieza a fabricar pequeños refrigeradores dando inicio a la refrigeración doméstica. Pero la unidad de condensación era remota. Luego en 1,919 la General Motors empieza a fabricar refrigeradoras con la marga FRIGIDAIRE que se empiezan a comercializar masivamente. En 1,923 se fabrica la primera máquina para helados con la marca Nizer que al poco tiempo se asoció con Kelvinator. En 1,926 la firma Savage introduce el uso de compresores sin pistón que usaban una columna de mercurio que comprimía al refrigerante. No prosperó. En 1,928 Paul Crosley introduce las refrigeradoras a absorción que no usaban electricidad sino una llama de un combustible al quemarse, siendo el refrigerante amoníaco que era absorbido y liberado por el agua en un ciclo cerrado. Entre 1,929 y 1,930 Thomas Mifgley desarrolla el refrigerante R-12 ( CFC-12) el cuál es producido luego por DuPont y su uso se extiende rápidamente. La misma DuPont desarrolla en 1,932 el CFC-11, y en 1,935 el CFC-22.

EVOLUCIÓN Y NUEVOS REFRIGERANTES

Primeras refrigeradoras


• En 1,939 la empresa COPELAND COMPANY desarrolla el primer compresor semihermético que a diferencia de los anteriores ( hermeticos) era un compresor que se podía reparar mecánica y eléctricamente.

• Entre 1,950 y 1,960 se experimentan con mezclas apareciendo el R-500 (Carrene) para aire acondicionado y en 1,963 aparece el R-502 como refrigerante para aplicaciones de baja temperatura.

• En 1,974 dos profesores de la Universidad de California: Sherwood Rowland y Mario Molina presentan su hipótesis sobre “ la destrucción de la capa de ozono” por acción de los refrigerantes CFC.

• En 1,985 se realiza la reunión de varios países preocupados por el daño a la atmósfera y se suscribe el Convenio de Viena en Austria.

EVOLUCIÓN Y EFECTOS EN LA ATMÓSFERA TERRESTRE

Compresores , unidades, racks


• En 1,987 los representantes de más de 30 países se reúnen en Canadá y aprueban el PROTOCOLO DE MONTREAL relativo al control de las sustancias que dañan ó agotan a la capa de ozono. En 1,990 se reúnen nuevamente en Londres- Inglaterra para revisar todo lo actuado y aprueban la Enmienda del Protocolo de Montreal y la denominan ENMIENDA DE LONDRES. En 1,992 nuevamente se reúnen en Copenhague – Dinamarca y aprueban la ENMIENDA DE COPENHAGUE.

• En 1,997 se reúnen en Japón, los representantes de los países para tratar sobre la reducción de la emisión de gases hacia la atmósfera que producen “el efecto invernadero” ó CALENTAMIENTO GLOBAL y se firma el Protocolo de Kyoto.

EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DE LA ATMÓSFERA


EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DE LA ATMÓSFERA


• En Estados Unidos de Norteamérica el gobierno crea el Consejo de la Construcción Verde ó US Green Building Council (USGBC) que entre 1,998 y el 2,000 establece y diseña un sistema de calificación para la construcción de Edificios Sostenibles que lo denominan LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) ó Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental) para lograr una mejora global en el impacto entre el medio ambiente y la industria de la construcción.

• Los edificios son la fuente más importante de demanda de energía y materiales, por ello son la mayor fuente de gases invernadero que son los derivados de la energía que consumen y materiales de construcción.

EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE


Tomando como base lo anterior, a partir del 2,007 los países con mayor desarrollo toman muy en serio la protección del medio ambiente y apoyan a otros países para evitar ó por lo menos ir reduciendo el calentamiento global y empiezan a transmitir los sistemas de calificación para que las construcciones tengan un consumo eficiente de la energía, reduzcan toda contaminación, ahorren agua , sean amigables con el lugar donde se construyen y sobretodo sean SOSTENIBLES.

Aparece el concepto de EDIFICIO VERDE y EDIFICIO VERDE INTELIGENTE.

EVOLUCIÓN Y PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE (continuación)


El crecimiento de la población a nivel mundial fue explosivo durante el siglo XX, casi duplicándose cada medio siglo. Se estima que ahora somos aproximadamente 7,000 millones de habitantes y que hacia el 2050 seremos 9,000 millones.

El mayor incremento poblacional se da en países en vías de desarrollo. Economías emergentes como China y la India aspiran a tener “standares“ de vida similares a los países occidentales y esas son también las aspiraciones del resto de países no industrializados.

La combinación de un rápido crecimiento poblacional con sus legítimas aspiraciones a lograr niveles de consumo como el de los países industrializados, es uno de los grandes desafíos que tiene que enfrentar el DESARROLLO SOSTENIBLE en el futuro.

POBLACIÓN MUNDIAL


POBLACIÓN MUNDIAL


• El objeto de los métodos y sus respectivos equipos de refrigeración es lograr una transferencia de calor para bajar la temperatura del alimento, cuerpo ó sustancia hasta los niveles deseados que van de acuerdo a la aplicación.

• Desde el principio de su existencia el hombre buscó encontrar las formas de conservar el alimento durante las estaciones de abundancia, para vivir en las estaciones de escasez. En su búsqueda fue encontrando procedimientos como el secado, el salado, el ahumado, el escabechado antes de que tuviese conocimiento de las causas del deterioro de los alimentos.

GENERALIDADES


• La invención del microscopio ayudó a descubrir la existencia de los microorganismos, causa principal del deterioro de los alimentos y permitió además el desarrollo de otro método de conservación: los enlatados, más conocidos como “conservas”.

• El salado, secado, ahumado, escabechado solo se puede aplicar a cierto tipo de alimentos y aunque muchas veces mejoran el sabor no lo mantienen como en sus condiciones originales de producto fresco.

• Los enlatados son casi inmunes al deterioro, fáciles de procesar y de almacenar, pero aún teniendo un sabor distintivo y delicioso muy propio, difieren en forma notable del producto original.

GENERALIDADES


• Con el tiempo se encontró que el único medio de conservar alimentos en su estado original ó con poquísimo cambio, es bajando la temperatura de la sustancia ó producto alimenticio por refrigeración, es decir enfriándolo ó congelándolo.

Esto naturalmente, constituye la ventaja principal que tiene la refrigeración sobre todos los demás métodos de conservación de alimentos.

• El objetivo que se persigue en la conservación de alimentos no solo es conservar el alimento en condición ingerible, sino también preservable hasta donde sea posible, manteniendo la calidad con respecto a apariencia, olor , gusto y contenido vitamínico.

GENERALIDADES


• Refrigeración Doméstica• Refrigeración Comercial• Refrigeración Industrial (Agroindustrial)• Refrigeración para el Transporte de Productos• Refrigeración de las bajas temperaturas (Criogenia)• Refrigeración para aire acondicionado de

“Confort”• Refrigeración para aire acondicionado de

“Precisión”

CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración Doméstica


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración Comercial


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración Industrial


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración para el transporte terrestre


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración para el transporte aéreo y marítimo


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración Criogénica (Nitrógeno líquido a -190⁰C y CO2 líquido a -90⁰C)


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración para Aire Acondicionado para confort y para precisión


CLASIFICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN:Refrigeración para el Aire Acondicionado – Confort Automotriz


ENERGÍA ELÉCTRICA EN UNA CASA (160 a 320m2): 10 a 15 Kw

CONSUMO DE ENERGÍA EN LAS GRANDES CIUDADES DEL PERÚ

ENERGÍA EN UN EDIFICIO de 10 PISOS (160 a 320m2): 100 a 150 Kw


1. Aire Acondicionado

2. Iluminación

3. Ascensores

4. Bombas

5. Teléfonos

6. Equipos de Oficina

7. Computadores

45%

55%

100%

CONSUMO ENERGÉTICO PROMEDIO EN EDIFICIOS


CONSUMO DE ENERGÍA


• ENERGÍA EN UN SUPERMERCADO CHICO : 25 a 40 Kw (Refrigeración) 12 a 18 Kw (Aire Acondicionado)

• ENERGÍA EN UN SUPERMERCADO Mediano : 40 a 60 Kw (Refrigeración)

18 a 25 Kw (Aire Acondicionado)

• ENERGÍA EN UN SUPERMERCADO GRANDE : 60 a 80 Kw (Refrigeración) 25 a 35 Kw (Aire Acondicionado)

SUPERMERCADOS:CONSUMO DE ENERGÍA


SUPERMERCADOS PERUANOSPLAZA VEA: 45 Locales (Hipermercados)

25 Locales (Supermercados)VIVANDA: 10 LocalesMASS: 10 LocalesECONOMAX: 4 Locales

CENCOSUDWONG: 65 LocalesMETRO: 60 Locales

SUPERMERCADOS:LOS MÁS CONOCIDOS

Ingº Ernesto Sanguinetti RemusgoIngº Ernesto Sanguinetti Remusgo

SUPERMERCADOS: CONSUMO ENERGÉTICO PROMEDIO


SUPERMERCADOS

Vitrina Refrigerada

para Verduras y Frutas


SUPERMERCADOS

Vitrinas Refrigeradas para Frutas y

Verduras


SUPERMERCADOS

Vitrina Refrigerada para Carnes

Frescas


SUPERMERCADOS

Vitrina Refrigerada

para Carnes

Congeladas


SUPERMERCADOS

Vitrina Refrigerada

para Comidas

Preparadas


SUPERMERCADOS

Islas Refrigeradas para Lácteos


ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL PERÚ:DATOS DEL COES


COES = Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional


Los NO de la situación mundial actual • NO podemos evitar el aumento de la población• NO podemos disminuir el consumo de energía• NO podemos bajar costos de la energía producida• NO debemos contribuir al daño de la Capa de Ozono

que rodea la tierra• NO debemos contribuir al calentamiento de la

atmósfera ó calentamiento global

SITUACIÓN ACTUAL


Qué podemos hacer los que nos dedicamos a la Refrigeración y al Acondicionamiento de Aire para hacer más eficiente el consumo de energía.

A. Etapa de ante proyecto y proyecto•En cada proyecto pequeño, mediano ó grande: Tomar datos correctos.•Dibujar y hacer planos ó esquemas preliminares con la mayor cantidad de detalles posible•Calcular las cargas térmicas en la forma más precisa que se pueda. Factor de seguridad•Elegir el sistema de refrigeración ó aire acondicionado adecuado.Alternativas, aire, agua.

BÚSQUEDA DE SOLUCIONES


• Consultar la disponibilidad y elegir la energía eléctrica a usar. Voltaje, carga instalada.

• Seleccionar el refrigerante que se adapte mejor al tipo de aplicación del proyecto. “Refrigerantes ecológicos”.

• Seleccionar los equipos para que sus capacidades se acerquen a las cargas térmicas calculadas.

• Seleccionar los accesorios, controles é instrumentos que permitan buen funcionamiento.

• Cálculos de diámetros de tuberías, mangueras aislantes, accesorios y diseño de su distribución.

• Cálculos de secciones de los ductos, aislamiento necesario y diseño de su distribución.



• Cálculo de los conductores eléctricos, contactores, accesorios eléctricos y diseño de su distribución.

• Elegir el sistema de control adecuado. Edificios “inteligentes”, edificios “verdes inteligentes”.

• Elegir cuidadosamente la ubicación de los componentes principales de los equipos.

• En cámaras refrigeradas calcular el aislante y espesor adecuados. Paredes, techos, pisos.

• En cámaras refrigeradas elegir las puertas adecuadas. Antecámaras, cortinas plásticas y de aire.

• Elaborar memoria descriptiva y los planos que permitirán llevar a cabo la obra.



B. Etapa de Instalación• Antes del inicio, coordinar con el propietario,

constructor, Ing. Civil, Arquitecto, detalles de obra que permitan ejecutarla tal como estaba prevista y como figura en planos.

• Verificar en obra si las ubicaciones que tendrán los equipos está de acuerdo con los planos y si es viable.

• Verificar si vigas y columnas no afectan distribución de tuberías y ductos. Replanteos. Optimizar.



• Supervisar ubicaciones de equipos, anclajes, soportes, colgadores, soldaduras, aislamientos.

• Supervisar que se empleen los materiales y características especificadas en memoria descriptiva.

• Supervisar que los procedimientos de instalación se cumplan y también normas de seguridad. PDR.

• Soldadura de tubos y accesorios de cobre usando nitrógeno a baja presión. Residuos.

• Utilización de herramientas é instrumentos en buen estado. Calibración.



C. Etapa post instalación• Regulaciones y ajustes.• Verificación de la calidad de la energía eléctrica.• Mantenimiento: Predictivo, preventivo, correctivo.

Historial. Monitoreo in situ y a distancia.

D. Personal• Preparar profesionales y técnicos provenientes de

Universidades, Institutos. Ayudantes.



Qué hacen los fabricantes de equipos

Mejoran la eficiencia de cada componente del sistema frigorífico

• Condensadores con mayor área, mayor turbulencia. Disminuye DT.

• Condensadores enfriados por agua.• Evaporadores con mayor área, mayor turbulencia.• Válvulas de expansión termostáticas. Igualador externo

de Presiones. Válvulas Electrónicas

PRESENTE Y FUTURO


• Compresores más eficientes: Pistón con descargadores de cilindros, Pistón con válvulas Discus y con descargadores de cilindros, Pistón con válvulas Discus y digitales, scroll, scroll digital, uso de variadores de velocidad (Inverter), scroll con inyección de líquido/vapor, tornillo con variador de capacidad, centrífugo con variador de capacidad.

• Compresores en paralelo ò “rack” de compresores.

PRESENTE Y FUTURO

Qué hacen los fabricantes de equipos


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Ing. Ernesto Sanguinetti R.

[email protected]

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