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Contenido
- RESUMEN.................................................................................................................................
- ABSTRACT...............................................................................................................................
- INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................
- OBJETIVOS...............................................................................................................................
- OBJETIVO GENERAL.........................................................................................................
- del ecuador, con el fin de proponer una alternativa más eficiente......................................... Analizar los sistemas de refrigeración de las embarcaciones artesanales de la zona costera
- OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................................
- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...................................................................................
- DESARROLLO.........................................................................................................................
- Estado actual de la pesca artesanal en la ciudad de Manta........................................................
- ¿Cómo funciona el sistema de refrigeración de un barco?.....................................................
- Compresores Recíprocos o de Pistón.....................................................................................
- Compresor de Tornillo...........................................................................................................
- Compresor Scroll..................................................................................................................
- ¿Por qué usar compresión de doble etapa?...........................................................................
- Ciclo de compresión de doble etapa.....................................................................................
- Cálculo de la carga térmica..................................................................................................
- Partidas de calor...................................................................................................................
- Flujo de calor a través de los cerramientos..........................................................................
- Calor liberado por las personas en el interior de la cámara frigorífica................................
- Calor liberado por los motores.............................................................................................
- Congelación de alimentos....................................................................................................
- Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación...........................
- Congelación del producto.....................................................................................................
- LAS CUATRO FASES DEL DETERIORO DEL PESCADO...........................................
- Ventajas e inconvenientes del enfriamiento y la congelación..............................................
- Materiales usados para la construcción de las bodegas de embarcaciones de pesca...........
- Bibliografía...............................................................................................................................
RESUMEN.
Este estudio tiene como objetivo presentar una alternativa de refrigeración al método que se
utiliza para enfriar la pesca en embarcaciones en el sector artesanal con análisis técnicos y
económicos, actualmente la pesca es enfriada con hielo, éste método precario genera peso
extra a la embarcación, limita el tiempo de permanencia en las faenas, la temperatura de
enfriamiento siempre tiende a subir, reduce el espacio de almacenamiento además del
necesario desembolso de dinero en cada zarpe sin tener la certeza que la pesca va a ser
exitosa (esto también genera estragos en la vida útil de las embarcaciones, así como en su
rendimiento). Con la aplicación de un sistema de refrigeración mecánica por compresión
como medio de enfriamiento de la pesca se intentará reemplazar la utilización del hielo.
Siendo la refrigeración la que detiene la acción destructiva bacteriana, esta se torna
indispensable en este tipo de actividad, para poder mantener un alimento seguro, de buena
apariencia comercial y calidad nutricional, la implementación del sistema garantiza mantener
la temperatura ideal de la pesca durante todo el tiempo que dure la faena hasta llegar a puerto,
se reduce el consumo de combustible al reducir el peso en la embarcación, se evita mayor
desgaste del motor además de tener mayor autonomía en alta mar. La aplicación de este
proyecto es para las embarcaciones de 90 TRB en la zona costera del Ecuador
INTRODUCCIÓN.
Tan pronto el pez muere, comienza su descomposición. Este es el resultado de una serie
de complejas alteraciones que experimenta el pescado por acción de sus propias
enzimas, de bacterias y de reacciones químicas, la única manera de retrasar este proceso
normal en la pesca artesanal es con el enfriamiento del producto el mismo que se lo
realiza con la aplicación de hielo, siendo este método el que determina el tiempo que
dura la faena de pesca y de la calidad del producto hasta llegar a puerto, ya que al entrar
en contacto el hielo con la pesca, este comienza a fusionarse por lo que el tiempo de
estadía en el mar dependerá de la cantidad de hielo que se haya llevado.
Las embarcaciones llevan consigo marquetas de hielo que les permite “mantener en
buen estado” la pesca. Sin embargo, el valor monetario del hielo dentro de sus costos
operativos es bastante alto, lo que implica que sus beneficios económicos se reduzcan
notablemente. La gran cantidad de embarcaciones dedicadas a esta labor han hecho que
las capturas cada vez estén más lejos de la costa, lo que implica llevar más hielo,
aumentando el peso a la embarcación y mayor consumo de combustible, además del
tiempo limitado para realizar la faena. Con la aplicación de un sistema mecánico para
enfriamiento, todos los inconvenientes antes expuestos desaparecerían, lo que se
traducirá en bienestar tanto para los pescadores, así como para los consumidores, ya que
aumentaría la oferta en los mercados. [ CITATION Vel15 \l 12298 ]
Según datos de la revista “LÍDERES” del 2 de octubre del 2018 en el Ecuador existen
alrededor de 19000 embarcaciones de pesca artesanal registradas, esto demuestra que
esta actividad es la principal forma de abastecimiento de pescados y mariscos a los
mercados locales del Ecuador.
La mayoría de la flota pesquera se encuentra en Manta, donde los barcos industriales
atracan en el muelle del Terminal Portuario de Manta, en donde opera el grupo Agunsa
desde marzo del 2017.
El censo pesquero del 2013 registró 270 embarcaciones industriales en la ciudad de
Manta, lo que constituye el 47% del total nacional. Mientras que en la pesca artesanal
hay 3 983 embarcaciones, que equivalen al 22,8% de todo Ecuador.
La lejanía de los sitios de pesca y la calidad que debe mantener el producto, exigen la
aplicación de mejores técnicas de enfriamiento que ayuden a que el viaje sea justificado
con mayor captura y con excelente calidad al retornar a puerto. [ CITATION Rev18 \l
12298 ]
La implementación de un sistema de refrigeración mecánica reducirá los costos
operativos como son los del hielo y combustible, permitiendo a la embarcación tener
mayor autonomía en cuanto al enfriamiento y aumentar el desplazamiento con menor
combustible gracias a la utilización de equipo de menor peso.
La temperatura de la pesca almacenada está entre 2 y 4 °C con la utilización de hielo
mientras existan pedazos, una vez que se derriten la temperatura tiende a subir, esta
variación en la temperatura es la que desmejora la calidad del producto y más aún si no
se logra mantener el enfriamiento hasta llegar a puerto. [ CITATION FAO \l 12298 ]
Este factor determina la estadía de las embarcaciones en alta mar, sin hielo es imposible
permanecer en faena, de ahí que es imprescindible mejorar el sistema de enfriamiento.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Tratar de mantener la calidad de la pesca a base de una correcta refrigeración por
tiempo más prolongado, aliviar el peso en la embarcación, reducir los costos del hielo y
combustible además de tratar de estar más tiempo en alta mar para realizar la mayor
captura posible y que justifique el viaje, ya que estos son problemas que enfrenta día a
día el sector de pesca artesanal.
La putrefacción el cual es un proceso natural una vez que ha ocurrido la muerte, es
necesario evitarla y la manera de retrasar y prolongar la duración útil del pescado como
alimento es con la refrigeración. Existen tres medios importantes para prevenir una
descomposición demasiado rápida del pescado: el cuidado, la limpieza y el
enfriamiento. El cuidado durante la manipulación es esencial, la limpieza es importante
desde dos puntos de vista: 1, por lavado la mucosidad de la superficie; y 2, que se
manipule siempre de manera higiénica. Pero lo más importante es enfriar el pescado lo
antes posible y mantenerlo refrigerado, esto es lo que determina la velocidad a la que se
descompone el pescado.
La problemática está dada por la técnica aplicada para el enfriamiento, actualmente se
utiliza el hielo en forma de marquetas, esto representa costos elevados, reducción de
espacio y un excesivo peso en la embarcación, como resultado de esta práctica, los
tiempos de faena son más cortos, mayor consumo de combustible y costo más elevado
por cada zarpe, además de la sobre demanda de hielo que se produce en temporada de
calor aumentado el precio de la marqueta. [ CITATION Vel15 \l 12298 ]
DESARROLLO.
Estado actual de la pesca artesanal en la ciudad de Manta.
La pesca en la ciudad de Manta es una actividad que se ha practicado a lo largo de su
historia, sin embargo, esta actividad pesquera está muy poco desarrollada [ CITATION
elt16 \l 12298 ], tomando en cuenta que aún se siguen utilizando técnicas de
almacenamiento de la pesca deficientes como es la refrigeración por marquetas de hielo.
En la ciudad de Manta existen alrededor de 2500 pescadores según un informe del
telégrafo el 17 de octubre del 2016 y un aproximado de 300 embarcaciones de pesca
artesanal.
¿Cómo funciona el sistema de refrigeración de un barco?
Un sistema de refrigeración necesita eliminar el calor de una región cerrada. Esto se
consigue mediante el ciclo de refrigeración, que consiste en cinco componentes:
El refrigerante
El compresor
El condensador
El evaporador
El dispositivo extensor
El refrigerante comienza siendo un gas y se comprime con el compresor, lo que
incrementa su temperatura drásticamente. Por lo tanto, el condensador enfría al
refrigerador que está a alta temperatura y así el refrigerante se convierte en líquido.
Después, el evaporador hierbe el refrigerante haciéndolo gas de nuevo, a una
temperatura muy baja. El cambio de líquido a gas absorbe el calor del evaporador, lo
que elimina el calor del área a ser refrigerada, por lo tanto, reduciendo su temperatura.
A continuación, el refrigerante vuelve al compresor y el ciclo de refrigeración comienza
de nuevo. [ CITATION HEI \l 12298 ]
Compresor Scroll
El compresor scroll tiene un desplazamiento orbital. La compresión se realiza por
reducción de volumen. El conjunto compresor está formado por dos rotores con forma
espiral; uno de ellos es fijo en la carcasa y el otro es móvil, accionado por el motor.
Están montados con un desfase de 180º, lo que permite que en su movimiento se creen
cámaras de aire cada vez más pequeñas. [ CITATION Bit \l 12298 ]
Ideal para refrigerantes estándar y R410A.
¿Por qué usar compresión de doble etapa?
En aquellas instalaciones frigoríficas donde la diferencia de temperatura entre la
evaporación y condensación es grande, como ocurre cuando hay una necesidad de un
foco frio a una temperatura muy baja, junto a la necesidad de temperatura de
condensación altas debido a temperaturas de ambiente elevadas, la compresión simple
de una etapa no va a funcionar correctamente
El aumento de temperatura de descarga del compresor produce una mala lubricación de
la maquina disminuye la viscosidad del aceite, así como una posible descomposición del
propio aceite lubricante al estar sometido a temperaturas elevadas, al disminuir la
temperatura de evaporación el efecto frigorífico disminuye debido a que disminuye el
incremento de entalpia en el evaporador y que una menor presión de evaporación hará
que aumente el volumen especifico a la entrada del compresor y comprima menor
caudal masico, al aumentar la relación de compresión disminuye el rendimiento
volumétrico lo que da origen a una disminución de la capacidad frigorífica al circular un
menor caudal de refrigerante.
Existen 2 tipos de compresión de doble etapa:
Compresión doble directa (Un único fluido refrigerante)
Compresión doble indirecta o en cascada (Dos fluidos refrigerantes)
Ciclo de compresión de doble etapa
Estos compresores están equipados con un subenfriado de líquidos (intercambiador de
calor de placas) con el objetivo de enfriar los vapores de compresión de la primera
etapa.
Parte del refrigerante que viene por la tubería del líquido y controlado su paso por una
válvula solenoide se hace pasar por una válvula de expansión reduciendo su temperatura
y presión al valor intermedio, luego se hace pasar por el intercambiador de calor
cediendo calor al refrigerante de la tubería del líquido enfriando a este, por lo tanto
concede a aumentar su entalpia lo que da como resultado un aumento de porcentaje de
vapor y una disminución de porcentaje de líquido que es inyectado y mezclado con el
refrigerante que sale por la primera etapa lo cual va a enfriar al motor y va a pasar a los
cilindros de la etapa dos, donde se comprimen y salen por la tubería de descarga.
https://www.youtube.com/watch?v=zZ_pOMGWN7c
Cálculos preliminares de la cámara frigorífica.
Aislamiento de la cámara frigorífica. [ CITATION Ale13 \l 12298 ]
El aislamiento tiene por objeto reducir en lo posible las pérdidas de frío a través de
paredes, techos, puertas y otros elementos. Se trata de hacer la cámara lo más adiabática
y = conductividad térmica del aislante
El flujo de calor máximo por razones de economía 6,98 W en cámaras de
congelación por m2 de superficie. Por lo tanto, reemplazando en la ecuación
de flujo de calor tenemos que:
6,98 W/m2 = K* Δt
Despejando K:
K=(6,98 W/m2)/ (Δt)
Reemplazando los datos anteriores en la ecuación del coeficiente global de
transferencia de calor, tenemos que:
(6,98 W/m2)/ (Δt)= 1/(1/ ℎ𝑖) + (1/ℎ𝑒) + (𝑒/y)
El aislante a utilizar será el polipropileno cuya conductividad térmica es de
0,028 W/m°C
Por diagramas se obtienen los coeficientes de transferencia de calor que son
he= 100,416 KJ/kg y hi= -2,092 KJ/kg
Se considera una temperatura exterior de un aproximado de 30°C y se requiere una
temperatura interior en la cámara frigorífica de –20°C, por lo tanto Δt=50°C
Si los datos anteriores se sustituyen en la última ecuación mencionada y se realizan las
simplificaciones correctas para el despeje del espesor, se obtiene que la cámara deberá
tener un espesor de 0,18m
e=0,18m
Dimensionado y selección del aislamiento. [ CITATION Ale13 \l 12298 ]
Se necesita saber la conductividad térmica del aislante, temperaturas interiores y
exteriores y el flujo de calor a utilizar para hacer el cálculo.
Revisar en el catálogo del fabricante las variedades de espesores del aislante y comparar
para que así el flujo de calor esté por debajo del flujo de calor.
Panel frigorífico, espuma de poliuretano HI-PIR F
Cálculo de la carga térmica.
La extracción total de calor Q, se puede expresar de la siguiente manera:
Q = Q
productos
+ Q
otros
Q
productos
representa la eliminación del calor sensible, calor latente de solidificación,
reacciones químicas y el calor absorbido por el producto.
Q
otros
flujos de calor a través de los cerramientos de la cámara por transmisión de
paredes, suelos y techos, la refrigeración del aire exterior que entra, la ventilación, las
cargas térmicas debidas a los ventiladores, bombas, iluminación eléctrica, personas que
manipulan los productos, etc.
NOTA:
Es habitual en la práctica de aplicar un factor de seguridad aumentando en un 10%, para
prever posibles variaciones de carga (calor del desescarche, infiltración de aire del
exterior, entre otros).
Como el calor generado en las 24 horas del día debe extraerse en un tiempo menor, en
las t horas de funcionamiento diario, la potencia de la maquinaria NR deberá ser
superior a la potencia (Q total) calculada para extraer en las 24 horas. Su valor será el
siguiente:
N
R
= Q
total
T
Partidas de calor.
Para optimizar las dimensiones y características técnicas del evaporador y de la
instalación frigorífica en general es necesario considerar las siguientes partidas de calor.
Partidas correspondientes a
Q
otros
Flujo de calor a través de los cerramientos
Entrada de aire exterior a la cámara
Calor de los ventiladores del evaporador y otros motores
Q
c
= q ∗ S K =
q
ΔTT
Número de renovaciones.
Mediante la renovación del aire interior se consigue mantener en niveles admisibles, la
concentración de contaminantes presentes en el aire, que se genera por el desarrollo de
cualquier actividad humana o de otra índole.
El número de renovaciones puede establecerse por horas o por día:
Q
a
= V ∗ h ∗ N
Q
a
Potencia calorífica aportada por el aire (W).
V : Volumen de la cámara en m
3
ΔTh : Entalpía entre el aire exterior y el interior (kJ/ m
3
N : Número de renovaciones de aire por día.
Calor generado por la iluminación interior.
Q
i
= P
T
P :
Potencia total de las lámparas.
T :
Duración de funcionamiento en horas.
Calor liberado por las personas en el interior de la cámara frigorífica.
Q
p
= q ∗ N ∗ t / 24
q : Calor de personas (W).
N : Número de personas en la cámara.
t : Tiempo de permanencia.
El tiempo de permanencia variará según el trabajo que se realice en el interior de la
cámara.
Calor liberado por los motores.
Las aportaciones de calor debido al funcionamiento de ventiladores del evaporador o
cualquier máquina que realice trabajo dentro de la cámara frigorífica se pueden calcular
de la siguiente manera:
Q
m
P ∗ t
Congelación de alimentos
Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación
Congelación del producto
Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación
Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación
En esta etapa el producto se enfría desde la temperatura de entrada hasta la de
congelación, y el calor generado en
kW , es el siguiente:
Q
c 1
= cp ∗ M
T
e
− T
c
cp =¿ Calor especifico del producto antes de la congelación, en
kJ
kg ° K
T
e
Temperatura del producto al entrar en la cámara en ° C
T
c
Temperatura de congelación del producto, en ° C
Congelación del producto
En esta fase el proceso, el producto se congela y realiza un cambio de estado a
temperatura constante. El calor generado en kW , es el siguiente:
Q
c 2
= L ∗ m
L =¿
Calor latente de congelación en
kJ
kg
m =¿ Masa del producto, en
kg
Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación.
[ CITATION Ale13 \l 12298 ]
El calor generado en
kW , en la ultima etapa del proceso es el siguiente:
Q
c 3
= cp ∗ m
T
e
− T
f
cp =¿ Calor especifico del producto después de la congelación
T
c
Temperatura de congelación del producto
T
f
Temperatura final del producto en la cámara
LAS CUATRO FASES DEL DETERIORO DEL PESCADO
El enfriamiento del pescado puede ralentizar el proceso de deterioro, pero no lo puede
detener. Se trata, por consiguiente, de una carrera contra el tiempo y el pescado deberá
ser transportado lo más rápidamente posible, el tiempo de conservación dependerá de
varios factores; pero el deterioro de todas las especies de pescado sigue un proceso
similar, en cuatro fases:
Fase I
(Cambios autolíticos,
El pez recién pescado está muy fresco y su sabor es dulce,
marino y delicado. El deterioro es escaso, con una ligera
El producto es similar al pescado fresco Si se realiza de forma incorrecta,
puede afectar negativamente a la
calidad
Tecnología relativamente sencilla Tecnología relativamente
compleja
No se necesitan conocimientos avanzados Se necesitan conocimientos
avanzados
Refrigeración portátil Operaciones generalmente fijas
[ CITATION FAO \l 3082 ]
Materiales usados para la construcción de las bodegas de embarcaciones de pesca.
Para la construcción de bodegas para el almacenamiento del pescado se tienen ciertos
materiales más utilizados con sus características según las FAO en el 2005:
Los materiales aislantes deben tener las siguientes cualidades:
Buenas propiedades termoaislantes
Imputrescible
Ininflamable e ignifugo
Inodoro
Ligero y no higroscópico, para que sus calidades aislantes se conserven
Muy poco permeable al vapor de agua
