APLICACIÓN DE LA REFRIGERACIÓN EN CRIOGENIA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTROMECANICA

CRIOGENIA.La criogenia es el conjunto de técnicas utilizadas para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno molecular o a temperaturas aún más bajas. La temperatura de ebullición del nitrógeno, es decir 77,36 K (o lo que es lo mismo -195,79 °C) se alcanza sumergiendo a una muestra en nitrógeno líquido. El uso de helio líquido en lugar de nitrógeno permite alcanzar la temperatura de ebullición de éste, que es de 4,22 K (-268,93 °C). El campo de la criogenia avanzado durante la Segunda Guerra Mundial cuando los científicos encontraron que los metales congelados a bajas temperaturas mostraron más resistencia al desgaste. Con base en esta teoría de endurecimiento criogénico, la industria comercial de procesamiento criogénico fue fundada en 1966 por Ed Busch. Con una formación en la industria de tratamiento térmico, Busch fundó una compañía en Detroit llamado CryoTech en 1966. Aunque CryoTech más tarde se fusionó con 300 continuación para crear la empresa más grande y antigua criogenia comercial en el mundo, que originalmente experimentado con la posibilidad de aumentar la vida útil de herramientas de metal a cualquier lugar entre 200% -400% de la expectativa de vida original con temple criogénico en lugar de tratamiento térmico. Este se desarrolló en la década de 1990 en el tratamiento de otras partes (que hizo más que aumentar la vida de un producto), como las válvulas del amplificador (mejor calidad de sonido), bates de béisbol (mayor punto dulce), palos de golf (mayor punto dulce) , las carreras de motores (mayor rendimiento bajo estrés), armas de fuego (menos deformaciones después de la toma continua), cuchillos, hojas de afeitar, discos de freno e incluso pantimedias. La teoría se basa en la cantidad de calor-que trata de obras de metal (las temperaturas bajan a la temperatura ambiente de un alto grado causando ciertos aumentos fuerza en la estructura molecular que se produzca) y se espera que la continuación de la bajada sería permitir aumentos de fuerza mayor. Utilizando nitrógeno líquido, CryoTech formuló la primera versión a principios del procesador criogénico. Por desgracia para la industria de recién nacidos, los resultados eran inestables, como componentes veces experimentado cambios bruscos de temperatura cuando se enfriaron demasiado rápido. Algunos componentes de las primeras pruebas, incluso rompió debido a las temperaturas ultra bajas. En el siglo XX, el campo mejoró significativamente con el aumento de la investigación aplicada, lo que unido microprocesador industriales controles basados en el procesador criogénico con el fin de crear resultados más estables. No se ha acordado un límite superior para las temperaturas criogénicas, pero ha sugerido que se aplique el término de criogenia para todas las temperaturas inferiores a -150 °C (123 K). Algunos científicos consideran el punto de ebullición normal del oxígeno (-183 °C) como límite superior. Las temperaturas criogénicas se obtienen por la evaporación rápida de líquidos volátiles o por la expansión de gases confinados a presiones de entre 150 a 200 atmósferas. La expansión puede ser simple, es decir, a través de una válvula que comunica con una región de menor presión, o tener lugar en el cilindro de un motor alternativo, donde el gas impulsa el pistón del motor. El segundo método es más eficiente, pero también es más difícil de aplicar.

Humphry Davy y Faraday generaron gases calentado una mezcla adecuada en un extremo de un tubo estanco con forma de V invertida. El otro extremo se mantenía en una mezcla de hielo y sal para enfriarlo. La combinación de temperaturas reducidas y altas presiones hacía que el gas generado se licuara. Al abrir el tubo, el líquido se evaporaba rápidamente y se enfriaba hasta su punto de ebullición normal. Evaporando a bajas presiones dióxido de carbono sólido mezclado con éter, Faraday llegó a lograr una temperatura de aproximadamente 163 K (-110 °C). Si un gas a temperatura moderada se expande a través de una válvula, su temperatura aumenta. Pero si su temperatura inicial está por debajo de la llamada temperatura de inversión, la expansión provoca una reducción de temperatura: es lo que se llama efecto Joule-Thomson. Las temperaturas de inversión del hidrógeno y el helio, dos gases criogénicos fundamentales, son extremadamente bajas, y para lograr una reducción de temperatura por expansión,deben enfriarse primero por debajo de sus temperaturas de inversión: el hidrógeno mediante aire líquido y el helio mediante hidrógeno líquido. Generalmente, este método no logra la licuefacción de gases en un solo paso, pero encadenando los efectos en cascada Cailletet y Pictet, de forma independiente, lograron producir algunas gotas de oxígeno líquido. El éxito de estos investigadores marcó el final del concepto de gases permanentes, y estableció la posibilidad de licuar cualquier gas mediante una compresión moderada a temperaturas inferiores a la temperatura de inversión. El físico Onnes montó la primera planta de producción de aire líquido, utilizando el principio de cascada. Con el paso de los años, distintos investigadores desarrollaron diversas mejoras del proceso. El químico Dewar fue el primero en licuar el hidrógeno, y Onnes hizo lo propio con el helio, el gas más difícil de licuar. Uno de los retos ha seguido siendo mejorar la eficiencia haciendo que el gas refrigerante opere en un motor alternativo o una turbina. Fueron notables los trabajos del Kapitsa y Collins. Un licuador de helio basado en el diseño de Collins ha hecho posible que muchos laboratorios no especializados puedan realizar experimentos en el punto de ebullición normal del helio, 4,2 K (-268,9 °C). APLICACIÓN.Criogénicos, como el nitrógeno líquido, lo utilice para aplicaciones especiales de refrigeración y congelación. Algunas de las reacciones químicas, como los utilizados para producir los ingredientes activos de los medicamentos con estatinas popular, debe ocurrir a bajas temperaturas de aproximadamente -100 ° C. Especial reactores químicos criogénico se utilizan para eliminar el calor de reacción y proporcionar un ambiente de baja temperatura. La congelación de los alimentos y productos de la biotecnología, como vacunas, requiere de nitrógeno en la congelación rápida o sistemas de inmersión de congelación. Ciertos materiales blandos o elásticos se vuelven dura y frágil a temperaturas muy bajas, lo que hace de molienda criogénica (cryomilling) una opción para algunos materiales que no puede ser molido a temperaturas más altas. El procesamiento criogénico no es un sustituto para el tratamiento térmico, sino más bien una extensión de la calefacción - enfriamiento - ciclo de revenido. Normalmente, cuando un elemento se apaga, la temperatura final es ambiente. La única razón de esto es que la mayoría de tratadores de calor no tienen equipos de refrigeración. No hay

nada metalúrgicamente significativo de la temperatura ambiente. El proceso criogénico continúa esta acción desde la temperatura ambiente hasta -320 ° F (140 ° R, 78 K, -196 ° C). En la mayoría de los casos el ciclo criogénico es seguido por un procedimiento térmico templado. Como todas las aleaciones no tienen los mismos componentes químicos, el procedimiento de temple varía en función de la composición química del material, la historia térmica y / o aplicación de una herramienta de servicio en particular. El proceso completo dura 3-4 días. La criogenia es ampliamente utilizada en tecnologías que dependen de la superconductividad, pues todos los superconductores conocidos lo son sólo a bajas temperaturas (la temperatura crítica superconductora más alta registrada hasta la fecha, a presión ambiente, está en torno a los 135 K, pero generalmente son mucho más bajas). Por ejemplo, los aparatos de resonancia magnética nuclear utilizados en medicina dependen de técnicas criogénicas para mantener la temperatura de los imanes superconductores que albergan. Mediante el uso de técnicas más avanzadas es posible alcanzar temperaturas aún más cercanas al cero absoluto (del orden de la milésima de kelvin): refrigeradores de dilución y desmagnetización adiabática. Tales técnicas tienen su principal aplicación en el campo de la investigación, pues a temperaturas suficientemente bajas los efectos de la mecánica cuántica se hacen notar en cuerpos macroscópicos. También brinda esperanzas a personas que se sabe están próximas a morir y desean ser sometidas a la criogenia con el fin de dar el tiempo necesario al campo de la medicina para que encuentre la solución por la cual tomaron la decisión de congelarse. Sin embargo con la implementación que lleva en la actualidad el criogenizarse, es muy difícil que funcione el método debido a los riesgos que se presentan, ya que el cuerpo humano está constituido en su mayoría de agua y esta al congelarse tiende a formar cristales los cuales perforan las células y crean un gran problema al momento de que se lleva a cabo el proceso de descongelación, esto aunado a que si funciona el método, la persona puede ser sometida a una gran carga emocional por adaptarse a su nuevo ambiente y superar la idea de que toda la gente que conoce y quiere probablemente haya muerto. Con frecuencia se denomina erróneamente criogenia a la criónica o criopreservación, que es el conjunto de técnicas utilizadas para preservar, utilizando muy bajas temperaturas, personas legalmente muertas o animales para una posible reanimación, cuando la ciencia y la tecnología futura puedan remediar toda enfermedad y revertir el daño debido al proceso de criopreservación. En los Estados Unidos ya existen compañías como la Alcor que se dedican a la criopreservación de cuerpos o cabezas humanas por las que han pagado sus dueños o familiares, optando por la conservación de la base biológica para luego, en tiempos donde el conocimiento científico sea el adecuado, los encargados de estas compañías los hagan "volver a funcionar" por métodos mecánicos o cibernéticos. Los encargados de estas compañías dedicadas a la criónica se comprometen ante la ley y los propios consumidores a cumplir los requisitos de los acuerdos iniciales.

SISTEMA DE CONGELADOR CRIOGÉNICO EN ALIMENTOS.La congelación es un método de conservación de alimentos: inhibe actividades enzimáticas, microorganismos, actividad metabólica. Puede ser total o parcial la inhibición. No hay conexión a un sistema frigorífico. Se utiliza el refrigerante como método de refrigeración. Se emplea CO2 o N2 líquido. Tipos: 1.- Cinta continua. 2.- Multicinta. 3.- Cinta espiral. 4.- Inmersión. Ventajas: 1.- Pequeño tamaño. 2.- Alta velocidad de transferencia de calor. 3.- Bajo coste de instalación inicial. 4.- Rápida instalación y puesta en marcha. Problemas: 1.- Alto consumo de fluido refrigerante por Kg de producto. Para el dióxido de carbono líquido, el 50 % se transforma en nieve seca y el 50 % restante en vapor de agua a una temperatura de - 70 ºC. Se utiliza en ocasiones el dióxido de carbono como preenfriamiento. Se utilizan métodos combinados porque los costes de mantenimiento para una congelación criogénica son muy elevados. Se utiliza este sistema para productos húmedos y pegajosos, para congelarlos muy rápidamente. Se puede utilizar como sistema de precongelamiento y después congelar el producto con otro sistema. 

Webgrafia:

-

http://html.rincondelvago.com/tecnologia-de-congelacion-de-alimentos.html http://crionikka.byethost9.com/13.php http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap06_tercer_principio.php http://al-quimicos.blogspot.com/2007/05/criogenia.html