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2.3.- Carga térmica por el calor cedido por el producto por enfriamiento.

Al hablar del calor debido al almacenamiento de productos tenemos que distinguir dos partes, en primer lugar el calor del producto para llevarlo a la temperatura del espacio refrigerado y en segundo lugar el calor de respiración generado por parte de los productos refrigerados y los ya almacenados. Lógicamente, el calor de respiración (maduración, fermentación,...) se produce en cámaras positivas (temperatura mayor de 0 ºC).

Calor de refrigeración

La cantidad de calor a extraer de un producto para llevarlo a la temperatura de la zona de refrigeración consta de uno o tres tramos, según sea la temperatura de entrada y la de la cámara. Si el producto entra a una temperatura positiva y hay que congelarlo, deberemos tener en cuenta que, en primer lugar, hay que bajar su temperatura hasta el punto de congelación, posteriormente habrá que congelarlo y finalmente habrá que rebajar su temperatura hasta la temperatura de almacenamiento. Por el contrario, si es una cámara positiva a, por ejemplo, 2 ºC y el producto entra a 20 ºC, sólo tendremos que bajar su temperatura sin necesidad de congelación. Veamos los detalles y las fórmulas ya conocidas:

Calor de refrigeración (sensible) a extraer, para enfriar el producto, desde su temperatura inicial hasta la de congelación.

Donde:

Qr = Calor refrigeración (kW).
m = Masa de producto (kg/día). Si en una cámara hay una entrada diario de producto, será ese valor, pero si entra un día determinado (por ejemplo en un mes), habrá que considerar toda la masa en el mismo día, no dividirlo entre 30 días. Es decir, se toma el día con la mayor entrada de producto.
ce = Calor especifico (kJ/kg K).
Δt = Salto térmico (K). Es la diferencia de temperatura entre el valor que tiene el producto antes de entrar en la cámara y la temperatura de congelación (en la mayor parte de los casos, muy próxima a 0ºC)

Calor de congelación (latente) a extraer, para congelar el producto.

Donde:

QL= Calor de congelación (kW).
m = Masa de producto (kg/día).
cL = Calor latente de congelación (kJ/kg). Cada producto tiene un valor determinado.

Calor de enfriamiento (sensible) a extraer, para enfriar el producto desde su temperatura de congelación hasta la temperatura final deseada.

Donde:

Qe = Calor de enfriamiento (kW).
m = Masa de producto (kg/día).
Cec = Calor especifico del producto congelado (kJ/kg K).
Δt = Salto térmico (K). Es la diferencia de temperatura entre el valor que tiene el producto cuando se congela y la temperatura de almacenamiento de la cámara

Sumando las anteriores cargas térmicas, tendremos (sacando factor común la masa de almacenamiento):

Debes conocer

Para realizar los cálculos de calor cedido por los productos almacenados deberás utilizar alguna de las tablas existentes. A continuación tienes los parámetros de algunos productos de alimentación. Observa que el calor está expresado en kcal (1 kcal = 4,18 kJ)

Pescados y carnes

Lácteos y vegetales

Frutas

Varios

Calor de conservación

Por otra parte, las frutas y los vegetales continúan con vida después de su recolección. Uno de los aspectos que tenemos que considerar es la respiración. Las frutas, como el resto de los seres vivos, sufren un proceso de oxidación, en el que se combinan los carbohidratos con oxigeno, liberando CO2 y produciendo calor. Este calor debe ser considerado como una parte de la carga del producto.

La carga debida al calor de respiración se calcula:

Donde:

Qresp = Calor de respiración (kW).
m = Masa de producto (kg/día).
cR = Calor específico de respiración (kJ/kg).

Debes conocer

Como en el caso anterior, debemos conocer el calor de respiración o maduración de diferentes productos. Los procesos que generan este calor son los que tienen relación con la conservación de plantas (por ejemplo planteros), la maduración de algunos productos (por ejemplo, al conservar naranjas, estas van madurando), la fermentación (por ejemplo, la cerveza, el queso y otros productos). La tabla adjunta nos aporta algunos valores de referencia. Observa que el calor está expresado en kcal (1 kcal = 4,18 kJ)

Calor de respiración de algunos vegetales

Ejercicios Resueltos

1.- Calcular la carga térmica de una cámara frigorífica que congela 5 000 kg de bacalao fresco, que entra a 1 ºC y debe rebajarse hasta -15 ºC, en 24 horas ¿cuál sería la carga térmica si nos dicen que la temperatura debe alcanzarse en 4 horas? Obtener los datos necesarios de las tablas.

2.- Calcular la carga térmica derivada del proceso de conservación de 100 tn de uva a 7 ºC.