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1. CÁMARAS FRIGORÍFICAS

A la hora de determinar la potencia que debe tener una maquina frigorífica para satisfacer las necesidades de refrigeración del recinto a refrigerar (la cámara frigorífica), es importante que ésta deba reunir unos requisitos para que el frío se conserve en su interior el mayor tiempo posible. En este sentido es necesario conocer los distintos tipos de cámaras frigoríficas, así como los distintos sistemas de cierre y los materiales aislantes utilizados en su construcción.

1.1 Cámaras de construcción fija

Estas cámaras, como la mostrada en la imagen siguiente, se construyen con paredes de ladrillo sobre suelo de hormigón, sobre las que se extiende una primera capa de un compuesto asfáltico que sirva como barrera contra el paso del vapor de agua hacia el interior de la cámara. La causa que origina este flujo de vapor se encuentra en la diferencia de presiones existente entre el interior y el exterior de la cámara: al enfriarse el aire aumenta su densidad, por lo que tiende a ocupar menos volumen (tiende a “encogerse”), y eso origina un descenso de la presión en el interior de la cámara; el aire exterior se verá entonces succionado a través de las paredes. El vapor de agua que contiene el aire, inicialmente a temperatura ambiente, se enfría a medida que atraviesa la pared y se condensa en el seno del material aislante, originando una pérdida de sus propiedades y en algunos casos su deterioro y putrefacción. Además de la barrera antivapor, se recubren las paredes con dos capas de paneles de material aislante colocados de forma que no coincidan entre sí las juntas de cada capa; estos paneles se cubren con rasilla (ladrillo hueco y delgado) sobre los que se extiende finalmente una capa de hormigón o bien un alicatado de baldosa o gres.

Fig. 1: Cámara de construcción fija

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El suelo deberá cubrirse con dos capas de material aislante sobre las que se colocará rasilla, y posteriormente un recubrimiento de cemento formando una ligera pendiente hacia el desagüe para que pueda ser evacuada el agua procedente de los desescarches o de la limpieza interior de la cámara. Dicho desagüe deberá estar provisto de sifón para evitar la entrada del aire exterior hacia el interior de la cámara. En las cámaras de temperatura negativa es necesario evitar la congelación del suelo, ya podría ser el origen de deformaciones y grietas. Este inconveniente se evita dejando cámaras de aire bajo el suelo por las que circula el aire a temperatura ambiente. El techo se construirá con viguetas y listones de madera, entre los que se intercalarán los paneles de aislante sujetos mediante enrejillado y posteriormente cubiertos con una fina capa de hormigón; sobre ellos se construyen cámaras de aire para ventilación.

1.2 Cámaras desmontables

Estas cámaras se construyen con paneles prefabricados, generalmente de poliestireno expandido o de espuma rígida de poliuretano, con espesores que van desde los 40 hasta los 240 mm y van recubiertos por ambos lados con chapa de acero galvanizado de 0,5 mm de espesor prelacada en blanco para proporcionarles mayor resistencia mecánica.

Figura 2. Cámara desmontable antes y después de su montaje Las cámaras destinadas a refrigeración pueden instalarse directamente sobre el suelo de obra. En cambio las destinadas a congelación, llevan ventilación bajo los paneles del suelo para evitar su congelación, consistente en interponer unos rastreles de unos 40 mm de altura entre el suelo de la cámara y el suelo de obra. La chapa prelacada cumple perfectamente la función de barrera antivapor. Para evitar la entrada de calor en las zonas de unión entre paneles, el ensamble tiene forma machihembrada (figura 3).

Fig. 3: Detalle del ensamble machihembrado de dos paneles de poliestireno expandido.

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Fig. 4: Detalle de una cámara frigorífica modular Matriz (Cortesia Coldkit)

1.3 Sistemas de cierre

Es evidente que el punto a tener en cuenta en una cámara frigorífica es el sistema de cierre y acceso a ella. Vamos a estudiar las puertas y sus herrajes así como otros tipos de cierres.

1.3.1 Puertas

Al igual que los paneles laterales, las puertas están construidas con panel aislante revestido de chapa de acero inoxidable o pintada de color blanco. Los marcos son de madera revestida también en chapa. Atendiendo al sistema de cierre las puertas pueden clasificarse en: a)

Pivotantes, que son las que abren girando sobre bisagras dispuestas en uno de los marcos laterales. Las destinadas a cámaras de temperatura positiva son encastrables, es decir, el ancho de la puerta se introduce completamente en el hueco. Las destinadas a cámaras de temperatura negativa son superpuestas, es decir, asientan sobre el marco exterior sin introducirse en el hueco de la puerta, consiguiéndose de esa forma un mejor aislamiento al no existir ranura entre la puerta y el marco; comparativamente tienen mayor espesor y consistencia que las anteriores El marco inferior puede no existir, permitiendo el paso de carretillas al interior de la cámara.

Fig. 5: Puertas pivotantes: encastrable y superpuesta (Infraca). b) De corredera. Estas puertas abren deslizándose lateralmente gracias a unas ruedas que giran sobre un carril situado en la parte superior de la puerta. Generalmente se utilizan para el acceso a grandes cámaras frigoríficas, ya que pueden fabricarse con una gran luz para el paso de carretillas motorizadas. Todas las puertas de corredera son del tipo superpuesto. En puertas de uso frecuente puede incorporarse un dispositivo neumático de apertura. Para obtener una buena estanqueidad en el cierre se intercala entre la puerta y el marco una tira de material elástico (espuma o caucho flexible) denominada burlete (figura 7). Para evitar la congelación de los burletes, las cámaras de congelación están provistas de resistencias eléctricas que calientan ligeramente la zona de contacto del burlete con el marco.

Fig. 6: Puerta de corredera (fuente: Infraca). Fig. 7: Tipos de burletes

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Una parte a destacar de las puertas son las manillas y las bisagras. Los materiales empleados en la fabricación de estos herrajes son el acero galvanizado, el acero inoxidable y el zamak (aleación de zinc, aluminio y algo de cobre y magnesio, con excelentes propiedades para la fabricación de piezas por inyección en molde). Las bisagras pueden ser de pala para puertas encastrables, las cuales se fijan a la parte exterior de la puerta mediante tornillos, o bien verticales para puertas superpuestas, las cuales se fijan a la puerta en uno de sus cantos también mediante tornillos; éstas últimas pueden incluir un sistema de elevación, consistente en que el apoyo de la puerta en el eje de la bisagra se produce sobre dos superficies inclinadas en sentido opuesto (señaladas con una flecha en la figura 8); esta disposición de los apoyos hace que la puerta, una vez abierta, vuelva por sí sola a la posición cerrada por efecto del peso de la hoja.

Fig. 8: Tipos de bisagra (Ferrofrío).

De los tipos de manilla, la de palanca la más utilizada en puertas pesadas superpuestas.

Fig. 9: Manillas (Ferrofrío).

1.3.2 Otros tipos de cierre

Aparte de las puertas ya estudias en el apartado anterior, existen otros sistemas de cierre especialmente pensados para lugares de tránsito frecuente:

Las cortinas de lamas (figura 10-a) están fabricadas en PVC transparente y flexible. La puerta corredera de dos hojas (figura 10-b) se abre manual o automáticamente mediante un sistema neumático. Es ideal para aplicaciones donde la rapidez de apertura y cierre es fundamental. Diseñada para áreas donde operan equipos motorizados de tráfico continuo. Para uso interior o exterior, en media y baja temperatura, o edificios industriales.

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La puerta rápida enrollable (figura 10-c) está fabricada en tejido de PVC ignífugo y resistente a temperaturas extremas. Su accionamiento corre a cargo de un motor eléctrico que puede ser puesto en marcha mediante pulsador, mando a distancia o célula fotoeléctrica. Tanto la velocidad de apertura como la de cierre son inferiores a 1 segundo. Se utiliza en aplicaciones donde hay un mínimo de espacio lateral, o cuando varias puertas deben colocarse muy juntas.

Fig. 10: a) Cortina de lamas; b) Puerta corredera de dos hojas; c) Puerta rápida enrollable.

Para evitar la entrada de aire caliente a cámaras o recintos con baja temperatura, sobre todo en aquellos casos en los que la puerta deba permanecer abierta largos periodos de tiempo, se recurre a las llamadas cortinas de aire (figura 11), que son producidas por un ventilador helicoidal o centrífugo que hace circular una corriente de aire exterior sobre la puerta con la inclinación adecuada impidiendo la entrada del aire exterior. La cortina de aire establecerá una barrera térmica que reduce al mínimo la entrada de aire caliente y la salida del aire frío, proporcionando además las siguientes ventajas: Evita la entrada de insectos. Evita la niebla que se forma por mezclas de aires. Impide la entrada de aire caliente ahorrando energía. Evita la formación de hielo junto a la puerta. Facilita el trabajo en cargas y descargas. Las cortinas de aire reducen los costes de energía preservando la refrigeración del interior de la cámara. Pueden colocarse en el exterior o en el interior de la cámara, encima de la puerta, fijada con tornillos de rosca chapa a los soportes de la misma. El funcionamiento de la cortina deberá ir asociado a un final de carrera NA que se fijará al marco de la puerta con tornillos de rosca chapa.

Fig. 11: Efecto de la cortina de aire y Equipos de ventilación (Mundoclima).

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1.4 Válvula equilibradora de presión

En cámaras de temperatura negativa, para compensar la importante disminución de presión que se produce en su interior cuando se abre y cierra la puerta, debes instalar una válvula equilibradora de presión como la mostrada en la figura adjunta, que incorpora una resistencia de 230V – 7W para evitar la congelación de las membranas y está recomendada para un volumen de la cámara frigorífica de hasta 25m3.

Fig. 12: Válvula equilibradora presión

Esta disminución de la presión se produce al enfriarse el aire, ya que al mantenerse constante el volumen y la cantidad de aire, si la temperatura del aire disminuye la presión también disminuye (recuerda la fórmula de los gases ideales). En otras palabras, el aire “encoge” con el frío y al ser el volumen de la cámara constante, ese “encogimiento” origina una disminución de la presión. En la figura siguiente se ilustra el comportamiento del aire al abrir la puerta de la cámara: a)

Con la puerta cerrada, aunque el aire interior y el exterior tienen la misma presión, el aire interior es más denso debido a que su menor temperatura. b) Al abrir la puerta de la cámara parte del aire interior sale al exterior, dejando un espacio libre que es ocupado por aire exterior. c) Al cerrar de nuevo la puerta, el aire caliente que ha entrado en el interior de la cámara, sufre un rápido enfriamiento al ponerse en contacto con las paredes frías y con el evaporador. d) El rápido enfriamiento del aire, produce una disminución de la presión. Ante la diferencia de presiones, la válvula equilibradora abre sus membranas para permitir la entrada de más aire exterior hasta que se igualen las presiones del interior de la cámara con el exterior. Es importante destacar que dicha diferencia de presiones, aun siendo pequeña, ejerce una fuerza enorme sobre la superficie de la puerta imposibilitando su apertura. Es importante destacar que dicha diferencia de presiones, aun siendo pequeña, ejerce una fuerza enorme sobre la superficie de la puerta imposibilitando su apertura. Por ejemplo, si en una cámara frigorífica se produce al abrir y cerrar la puerta una diferencia de presiones de 0,08 bar, para abrir la puerta cuyas dimensiones son de 210x100 cm, necesitaríamos ejercer una fuerza de 1680 kg aproximadamente. Recuerda la expresión que relaciona presión, fuerza y superficie.

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Fig. 13: Actuación de la válvula equilibradora de presión tras la apertura y cierre de la puerta.