Estudio CFD de las condiciones climáticas de una cámara frigorífica de oreo: optimizar la difusión de aire para el enfriamiento de los productos.
EOLIOS realizó un diagnóstico de las condiciones climáticas de una cámara frigorífica de oreo: la mezcla del aire podía mejorarse para favorecer el enfriamiento de los productos. El objetivo del estudio es optimizar la difusión de aire en la cámara, con ayuda de la simulación CFD.
Las cámaras frigoríficas de la industria cárnica buscan colocar los productos en condiciones de temperatura adecuadas y mantener una humedad relativa favorable, tanto para reducir la pérdida de peso como para limitar la alteración microbiana.
Todo el reto: conciliar una mezcla suficiente para permitir el enfriamiento y la homogeneización, con una agitación de aire lo bastante baja para evitar una pérdida de agua excesiva.
Lo esencial. Estudio CFD de una cámara frigorífica de oreo (industria cárnica), en ambiente a 0 °C, para alcanzar un enfriamiento en el núcleo de 4 °C. La simulación revela dos bucles de recirculación que dejan canales insuficientemente mezcladas en el centro, con estancamiento de las calorías. EOLIOS diseña un sistema de difusión a medida para homogeneizar la mezcla hasta el núcleo de las canales, sin aumentar la pérdida de agua.
El oreo se caracteriza por una evacuación masiva de calorías acompañada de una ligera evaporación. Busca reducir rápidamente la temperatura de superficie de las canales, previniendo la proliferación de gérmenes y reduciendo la pérdida de agua por evaporación. La temperatura ambiente es de aproximadamente 0 °C y las canales permanecen en ella de 4 a 6 horas.
El aire tiene una doble función: asegurar la mezcla y transportar el frío. Un buen enfriamiento debe permitir obtener una baja temperatura en el núcleo (objetivo: 4 °C), que depende de la temperatura inicial del producto, de su masa, de la temperatura de oreo y de almacenamiento — y que determina la duración de conservación.
Una buena disposición de las canales favorece la ventilación y la penetración del frío. Al contrario, numerosas estanterías sin canales — sobre todo en el eje — son desfavorables: el aire tiende a concentrarse en las zonas vacías. Las hileras de canales crean una mayor resistencia, reduciendo la eficacia de la mezcla en esas zonas.
Los movimientos de aire se componen de dos bucles opuestos impulsados por la difusión de los ventiladores del evaporador. Estos bucles generan velocidades elevadas en un eje vertical en el centro de la cámara y a nivel del suelo. En cambio, en el núcleo de la zona de las canales (centro de los bucles de recirculación), las velocidades de aire son mucho más bajas. El ascenso del aire, ligado a las diferencias de densidad, corresponde por lo demás al efecto de tiro térmico.
El circuito cerrado que describe el aire impulsado por los ventiladores del evaporador. Útil para mezclar el volumen, deja en su centro una zona lenta donde el aire se estanca: ahí es donde las canales se enfrían peor.
No todas las canales se mezclan a la misma velocidad: las situadas en el centro de los bucles acaban insuficientemente mezcladas. Esta mezcla reducida provoca un estancamiento de las calorías en la superficie de las canales, disminuyendo los intercambios convectivos. Los fenómenos de recirculación provocan también un rebobinado de las calorías en las zonas de baja velocidad, de ahí un ligero aumento de las temperaturas localmente.
Finalmente, EOLIOS diseñó un sistema a medida para mejorar las condiciones de enfriamiento de los productos en la cámara frigorífica, garantizando una mezcla homogénea hasta el núcleo de las canales.
Para recordar. En el oreo, más mezcla no siempre es mejor: hay que alcanzar el núcleo de las canales sin resecar su superficie. La CFD localiza las zonas lentas y dirige la difusión donde falta, en lugar de aumentar el caudal global.
Enfriamiento en el núcleo, mezcla y pérdida de agua: las respuestas a las preguntas que se hacen industriales y operadores del frío antes de un estudio CFD.
El oreo es la fase de enfriamiento rápido tras el sacrificio: las canales pasan de 4 a 6 horas en ambiente a 0 °C para bajar su temperatura de superficie y frenar el crecimiento microbiano. La CFD verifica que el flujo de aire alcanza el núcleo de los productos, como en nuestros otros estudios de cámara frigorífica.
El aire describe dos bucles de recirculación impulsados por el evaporador. En su centro, las velocidades de aire caen: las canales están insuficientemente mezcladas, las calorías se estancan en la superficie y la temperatura en el núcleo desciende más lentamente.
No. Demasiada agitación de aire reseca las canales y aumenta la pérdida de peso. El reto es conciliar una mezcla suficiente para enfriar con una velocidad lo bastante baja para limitar la evaporación; la simulación ayuda a encontrar este equilibrio zona por zona.
Una buena disposición favorece la penetración del frío. Al contrario, estanterías vacías en el eje dejan que el aire se concentre en las zonas libres, mientras que las hileras llenas crean resistencia y reducen la mezcla. La CFD prueba estas configuraciones antes de la explotación.
Mapas de velocidades de aire y de temperaturas, la identificación de las zonas lentas, y el diseño de un sistema de difusión a medida que garantiza una mezcla homogénea hasta el núcleo de las canales, sin aumentar la pérdida de agua.
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Estudio CFD de una cámara frigorífica de oreo (industria cárnica): análisis de los bucles de recirculación y de las zonas de baja mezcla que ralentizan el enfriamiento en el núcleo, y diseño de un sistema de difusión a medida para homogeneizar la mezcla limitando al mismo tiempo la pérdida de agua.
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