Browsing by Author "Salfate Aguirre, Gerardo David"
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Thesis CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DE LA OPERACIÓN DE TÚNELES DE PREFRÍO DEL TIPO CALIFORNIANO EN INSTALACIONES DE EMBALAJE Y FRÍO(2018) Salfate Aguirre, Gerardo David; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA MECÁNICA; ESPINOZA SILVA, JAIME; GERS, ROMAIN JEAN-MICHELLa industria frutícola es un área relevante en las exportaciones de Chile. Es por esto que se busca mejorar continuamente los procesos asociados a la cadena de frío de la fruta en los frigoríficos, de los cuales el prefrío de la fruta postcosecha es uno de los puntos más importantes de la cadena, pues de este proceso depende que baje la temperatura de la fruta y se retire su calor de campo rápidamente y se postergue su maduración.Para este proceso se utiliza el túnel de prefrío californiano, el cual enfría la fruta con aire forzado por medio de diferencia de presiones. No obstante, no se han realizado estudios de la real eficiencia en el enfriamiento de la fruta, así como tampoco se ha hecho un estudio acerca de las configuraciones operativas óptimas de acuerdo a la especie a enfriar, el arreglo a utilizar, el tipo de embalaje, y configuraciones del túnel de acuerdo a cada prefrío, razón por la cual se realiza este trabajo, que busca identificar esas variables y así disminuir tiempos de enfriado y hacer un uso eficiente de la energía.Se estudia en este trabajo el frigorífico Packing y Servicios Rucaray S.A., en el cual se realiza primeramente una auditoría energética, dando como resultado que los túneles de prefrío son la segunda sección con más consumo eléctrico (16,1%) luego del consumo de los compresores (43,8%), lo cual deriva en el estudio de mejoramiento de tiempos de enfriamiento de túneles californianos.Para realizar este estudio se utilizan sensores de temperatura, los cuales se incrustan al interior de la pulpa de la fruta en distintos lugares estratégicos de 3 pallets por medición: nivel inferior, medio y superior; sección exterior, media e interior; hacia los ventiladores, hacia el centro y hacia la entrada; y el primer pallet, el pallet central y el último pallet. La idea es formar una red de temperaturas y poder realizar comparaciones entre los distintos sectores y entre mediciones. Además se hace uso de un anemómetro para medir velocidad del aire de enfriamiento y poder analizar el comportamiento del flujo de aire al interior del túnel.Por la temporada en que se realiza el trabajo, se decide estudiar carozos (ciruelas, nectarines y duraznos) y manzanas. Los resultados y conclusiones son los siguientes:Carozos (ciruelas, nectarines y duraznos)Actualmente el enfriamiento demora entre 10:10 horas y 13:20 horas dependiendo del embalaje utilizado y de la abertura o cierre de las carpas laterales. Se confirma que la bolsa atmósfera disminuye la tasa de transferencia de calor con respecto a la bolsa perforada, así como también que la abertura de las carpas laterales conduce a una recirculación en torno al 13% del aire impulsado por los ventiladores, además de causar una alteración en el flujo del mismo al interior del túnel. La configuración de base 8 de los pallets permite una mejor distribución del flujo de aire de enfriamiento a través de los mismos, en contraste con la configuración de base 10. En tanto a la ubicación de los pallets, no se encuentra una correlación entre la cercanía de ellos a los ventiladores con un enfriamiento más rápido, y en la mayoría de los casos la zona central es la más lenta en enfriarse y la zona más alejada a los ventiladores es la más rápida en hacerlo. También se evidencia una alteración en el enfriamiento en la zona exterior-inferior del último pallet, dado el mal cierre al final de la carpa aislante principal, lo que incluso puede ocasionar daños por frío en dicha zona.Respecto a la desconexión de un ventilador, se logra un tiempo de enfriamiento de 7:30 horas, lo cual es menor que lo obtenido en los ensayos sin intervención, sumado al ahorro de energía eléctrica permanente del 25%. Este resultado se atribuye a buenas prácticas puestas en marcha, como por ejemplo mantener cerradas las carpas laterales y la utilización del arreglo de base 8. La desconexión del ventilador no perjudica el enfriamiento de la fruta y se logran temperaturas más homogéneas entre sectores dadas las condiciones operativas.ManzanasPara la situación actual se tiene un tiempo de enfriamiento de 15:25 horas, lo cual es lo esperado para un embalaje con bolsa perforada, arreglo de base 7, caja de cartón y carpas laterales abiertas. La base 7 es la única configuración utilizada para manzanas, dadas las dimensiones de las cajas, pero que no es óptima para el paso del aire, pues no permite una adecuada distribución del mismo a través de las cajas.Cuando no hay presencia de bolsa en el embalaje la situación cambia radicalmente: el tiempo de enfriamiento resulta de 6:05 horas, no se requiere inversión de pallets, la velocidad del aire al entrar a las cajas se incrementa de 2 [m/s] a 10 [m/s] en promedio respecto al caso con bolsa, las temperaturas son más homogéneas entre pallets y sectores, no se requiere levantar las carpas laterales dada la menor presión diferencial entre pasillos, etcétera. Si bien la utilización de bolsa depende de otros factores y no netamente del frigorífico, los esfuerzos se deben concentrar en evitar utilizar bolsa en el embalaje, ya que las otras variables pasan a segundo plano y la bolsa pasa a ser el principal para disminuir el tiempo de enfriamiento.En cuanto a la desconexión de un ventilador, en el caso en que se cubre se tiene que el enfriamiento demora 13:30 horas, 2 horas menos que el caso actual, y con una mejor distribución del aire de enfriamiento puesto que las carpas laterales están cerradas, además del 25% de ahorro de energía eléctrica durante todo el enfriamiento. En el caso en que no se cubre, el enfriamiento toma 18:20 horas, 3 horas más que el caso base, por lo que finalmente se recomienda desconectar un ventilador cuando la carga del túnel es de máximo 20 pallets, y siempre cubriéndolo.La estrategia del retiro de las esponjas entre pallets da como resultado enfriamientos de 15:30 horas y de 24:40 horas, resultados que no son alentadores. No es homogénea la distribución de temperaturas en los pallets, el aire tiene velocidades bajas de entrada a las cajas, y en general el enfriamiento no es el adecuado, por lo que no se recomienda el retiro de las esponjas.Como conclusión general, se recomienda en el caso de carozos y manzanas para un máximo de 20 pallets, desconectar y cubrir uno de los cuatro ventiladores, mantener las carpas laterales cerradas, mantener la carpa aislante apegada a los pallets con un sellado hermético, utilizar esponjas entre pallets, utilizar el arreglo de base 8, utilizar cajas de plástico y no colocar bolsa en el embalaje, en la medida de lo posible.Como ejemplo, se calcula el ahorro que se podría obtener desconectando y cubriendo un ventilador, lo que da como resultado un ahorro anual estimado de $8.250.000 (USD 13.750).Finalmente, a raíz de todo lo analizado anteriormente se genera un manual de buenas prácticas que tiene como finalidad mejorar la operación de los túneles de prefrío californianos de acuerdo a los distintos casos de enfriamiento que se puedan dar para carozos y manzanas.
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