El hielo en suspensión es un refrigerante de cambio de fase compuesto por millones de "microcristales" de hielo (típicamente de 0,1 a 1 mm de diámetro) formados y suspendidos dentro de una solución de agua y un depresor del punto de congelación . Algunos compuestos usados en el campo son sal , etilenglicol , propilenglicol , alcoholes como isobutilo y etanol y azúcares como sacarosa y glucosa . El hielo en suspensión tiene una mayor absorción de calor en comparación con los refrigerantes monofásicos como la salmuera , porque la entalpía de fusión (calor latente ) del hielo.
Caracteristicas
El tamaño pequeño de las partículas de hielo da como resultado un área de transferencia de calor mayor que otros tipos de hielo para un peso dado. Puede ser empaquetado dentro de un recipiente como densa como 700 kg / m 3 , el mayor factor de empaque de hielo entre todo el hielo industrial utilizable.
Los cristales esféricos tienen buenas propiedades de flujo, lo que los hace fáciles de distribuir a través de bombas y tuberías convencionales y sobre el producto en aplicaciones de enfriamiento por contacto directo, lo que les permite fluir hacia las grietas y proporcionar un mayor contacto superficial y un enfriamiento más rápido que otras formas tradicionales de hielo (escamas, bloque, cáscara, etc.).
Sus propiedades de flujo, alta capacidad de enfriamiento y flexibilidad en la aplicación hacen que un sistema de hielo en suspensión sea un sustituto de los generadores de hielo y sistemas de refrigeración convencionales , y ofrece mejoras en la eficiencia energética : 70%, en comparación con alrededor del 45% en los sistemas estándar, menor consumo de freón por tonelada. de hielo y menores costos operativos.
Campos de aplicación
El hielo en suspensión se usa comúnmente en una amplia gama de procesos de acondicionamiento de aire , envasado y enfriamiento industrial, supermercados y enfriamiento y almacenamiento de pescado, productos agrícolas, aves y otros productos perecederos.
El hielo en suspensión puede aumentar hasta un 200% la eficiencia de enfriamiento de los sistemas de enfriamiento o congelación de salmuera existentes sin cambios importantes en el sistema (es decir , intercambiador de calor , tuberías, válvulas) y reducir la cantidad de consumo de energía utilizado para el bombeo.
Ventajas
El hielo en suspensión también se usa en el enfriamiento por contacto directo de productos en aplicaciones de procesamiento de alimentos en contenedores de envío resistentes al agua . Aporta las siguientes ventajas:
- El producto se enfría más rápido: la forma suave y redonda de los pequeños cristales asegura el máximo contacto de la superficie con el producto y, como resultado, una transferencia de calor más rápida.
- Mejor protección del producto: los cristales redondos y lisos no dañan el producto, a diferencia de otras formas de hielo afilado y dentado (escamas, bloques, cáscaras, etc.).
- Enfriamiento uniforme: a diferencia de otros hielos de forma irregular que en su mayoría conducen el calor a través del aire, la forma redonda de los cristales de lechada les permite fluir libremente alrededor de todo el producto, llenando todas las bolsas de aire para mantener uniformemente el contacto directo y la temperatura baja deseada.
Generadores de lechada de hielo
El hielo en suspensión se genera utilizando un tipo único de tecnología de fabricación de hielo. Los generadores de hielo convencionales producen fragmentos de hielo seco de bordes afilados, no los pequeños cristales esféricos que se encuentran en la suspensión de hielo. En los sistemas tradicionales de enfriadores de salmuera, los cristales que se forman dentro de la solución bloquearían o dañarían el sistema.
Generadores de superficie raspada
La primera patente mundial para un generador de hielo en suspensión fue presentada por Sunwell Technologies Inc. de Canadá en 1976. Sunwell Technologies Inc. introdujo el hielo en suspensión bajo el nombre comercial deepchill ice, a fines de la década de 1970. El hielo en suspensión se crea mediante un proceso de formación de cristales de hielo esféricos dentro de un líquido. El generador de hielo en suspensión es un intercambiador de calor de tubo y carcasa vertical de superficie raspada . Consiste en tubos concéntricos con refrigerante fluyendo entre ellos y la solución depresora de agua / punto de congelación en el tubo interior. La superficie interior del tubo interior se limpia con un mecanismo de limpieza que, en el diseño original de Sunwell, consta de un eje central, cuchillas de plástico accionadas por resorte , cojinetes y sellos . Los pequeños cristales de hielo formados en la solución cerca de la superficie del tubo se limpian de la superficie y se mezclan con agua no congelada, formando la suspensión. Otros generadores de lechada de hielo adaptaron la primera idea de la superficie raspada limpiando la superficie utilizando una barrena diseñada originalmente para crear hielo en escamas. Los limpiadores pueden ser también cepillos o intercambiadores de calor de lecho fluidizado para cristalización de hielo. En estos intercambiadores de calor circulan partículas de acero con el fluido quitando mecánicamente los cristales de la superficie. En la salida se separan las partículas de acero y el hielo en suspensión.
Generadores de contacto directo
Un refrigerante primario inmiscible se evapora para sobresaturar el agua y formar pequeños cristales lisos. Con el enfriamiento por contacto directo, no hay límite físico entre la salmuera y el refrigerante, lo que aumenta la tasa de transferencia de calor. Sin embargo, la principal desventaja de este sistema es que una pequeña cantidad de refrigerante permanece en la salmuera, atrapada en los cristales. Este refrigerante se bombea con la lechada fuera del generador y al medio ambiente.
Generadores de sobreenfriamiento
El agua pura se sobreenfría en un enfriador a -2 ° C y se libera a través de una boquilla en un tanque de almacenamiento. Al ser liberado, experimenta una transición de fase formando pequeñas partículas de hielo dentro de una fracción de hielo del 2,5%. En el tanque de almacenamiento está separado por la diferencia de densidad entre el hielo y el agua. El agua fría se sobreenfría y se libera nuevamente aumentando la fracción de hielo en el tanque de almacenamiento. Sin embargo, un pequeño cristal en el agua sobreenfriada o una célula de nucleación en la superficie puede actuar como semilla de cristales de hielo y bloquear el generador.
Ver también
- Cadena de frío
- Industria pesquera
- Tecnología de hielo bombeable
Referencias
- Michael Kauffeld, Masahiro Kawaji, Peter W. Egolf. Manual sobre lechadas de hielo. IIR ISBN 2-913149-44-8
- Universidad de Tecnologías de Delft (NL)