A la hora de pensar en la fabricación de hielo a bordo de embarcaciones de pesca, lo natural será elegir el agua de mar como materia prima. Sin embargo, al plantearse la posibilidad de utilizar agua dulce o agua de mar en fábricas situadas en tierra, la decisión dependerá de varios factores, tales como la disponibilidad de un suministro constante, la ubicación de la fábrica de hielo y el uso previsto de éste (por ejemplo, a bordo de embarcaciones de pesca o en tierra). Sea cual sea el tipo de agua utilizada, se debe tener presente que el hielo producido entrará en contacto directo con los alimentos. Por este motivo, es imprescindible que el agua utilizada esté libre de cualquier tipo de contaminación que pueda suponer un riesgo para la salud humana o contaminar el pescado de modo que su calidad no sea aceptable. Ello implica que el agua debe ser potable y cumplir con las normas de seguridad establecidas por organismos como la Organización Mundial de la Salud.
El uso del agua de mar para enfriar el pescado se ha investigado durante varios años y, gracias al desarrollo de máquinas de hielo pequeñas que se pueden instalar a bordo de las embarcaciones de pesca, esta opción está cada vez más al alcance de los pescadores. Las principales ventajas del uso de hielo elaborado con agua de mar son las siguientes:
Se puede fabricar en el mar o en tierra, donde haya grave escasez de agua dulce o donde ésta sea costosa.
Puesto que el espacio en las embarcaciones de pesca es limitado, la capacidad de fabricar hielo cuando se necesite y sólo si se necesita, en lugar de tener que prever las necesidades antes de salir a pescar, puede ofrecer ventajas prácticas.
El hielo de agua de mar permite conseguir temperaturas de almacenamiento ligeramente menores, por lo que es posible prolongar el tiempo de conservación del pescado. Las máquinas de hielo en escamas que se comercializan pueden fabricar hielo de agua de mar con una temperatura que oscila entre -9 °C y -20 °C y un contenido de sal variable.
Sin embargo, existen algunas desventajas importantes, como las siguientes:
El hielo de agua de mar no es homogéneo y, al almacenarlo, se puede convertir en una mezcla de cristales de hielo y solución salina enfriada, cuya consistencia es semifluida. A medida que la temperatura aumenta, se produce una lixiviación de la salmuera. Por lo tanto, el hielo de agua de mar no tiene un punto de fusión fijo (-1,5 °C a -2 °C para el hielo de agua de mar con un contenido de sal del 3 al 3,6 por ciento) y las pérdidas, por fusión y por lixiviación de la salmuera, dependerán de la temperatura de almacenamiento.
Debido a su temperatura variable, cuando se utiliza hielo de agua de mar existe el riesgo de que el pescado se congele en parte y de que absorba sal (sobre todo los peces de piel delgada).
Para obtener hielo de la mejor calidad, resulta necesario utilizar máquinas diseñadas específicamente para la producción de hielo de agua de mar. Los costos de adquisición y manejo de estas máquinas son habitualmente mayores que los de las máquinas diseñadas para la fabricación de hielo de agua dulce.
CUADRO 2.1
Características típicas de las
unidades de fabricación de hielo en escamas con agua de mar
idóneas para embarcaciones de pesca pequeñas y
medianas
|
Capacidad2 |
Necesidades de enfriamiento |
Refrigerante |
Observaciones |
|
550 |
4 000 |
R-22 |
La unidad de fabricación de hielo está equipada con un evaporador de tambor rotatorio de acero inoxidable. Se puede instalar en cubierta o dentro de la bodega de pescado. La unidad de condensación y el compresor se ubican en la sala de máquinas. La capacidad de producción de hielo se basa en una temperatura del agua de alimentación de 10 °C y una temperatura del evaporador de -30 °C. Se calcula que para la producción de hielo de un día se necesita un espacio de almacenamiento refrigerado de 1,24 m3 aproximadamente. |
|
1 350 |
7 100 |
R-22 |
Como en el caso anterior. Se calcula que para la producción de hielo de un día se necesita un espacio de almacenamiento refrigerado de 3,05 m3 aproximadamente. |
|
1 950 |
11 000 |
R-22 |
Como en el caso anterior. Se calcula que para la producción de hielo de un día se necesita un espacio de almacenamiento refrigerado de 4,4 m3 aproximadamente. |
|
4 500 |
21 434 |
R-22 o cualquier refrigerante inocuo para el ozono |
La unidad autónoma cuenta con un sistema de alimentación de agua a presión y un disco evaporador de acero inoxidable para producir hielo en escamas subenfriado. La capacidad de producción de hielo se basa en una temperatura del agua de alimentación de 16 °C y una temperatura del evaporador de -23 °C. Se puede instalar una unidad remota de condensación refrigerada por agua adecuada para su uso con agua de mar (consumo de agua a 16 °C de 40 a 80 litros por minuto). Se calcula que para la producción de hielo de un día se necesita un espacio de almacenamiento refrigerado de 10,2 m3 aproximadamente. |
|
8 000 |
36 290 |
Como en el caso anterior. |
a bordo, ya sea como unidad autónoma o como unidad remota con un sistema de refrigeración dotado de un motor eléctrico, diésel o hidráulico. Todas las superficies de la unidad en contacto con el hielo son de acero inoxidable o materiales resistentes a la corrosión por el agua de mar. El agua de mar para la fabricación de hielo circula hasta la superficie de congelación en un sistema a presión. La temperatura de aspiración del evaporador es de -32 °C y la temperatura de alimentación del agua de mar es de 21 °C. El fabricante recomienda la utilización de agua a presión y una velocidad variable para las máquinas de fabricación de hielo instaladas a bordo. |
|
10 000 |
45 363 |
Como en el caso anterior. |
Como en el caso anterior. |
|
12 000 |
54 435 |
Como en el caso anterior. |
Como en el caso anterior. |
1 La capacidad de producción de hielo puede variar en función de las temperaturas del evaporador y del agua, el tipo de refrigerante utilizado y el grosor del hielo. Por lo tanto, los datos de este cuadro se refieren a la producción media de hielo de agua de mar que sale de la máquina a una temperatura de -20 °C, en las condiciones susodichas.
En el diseño de máquinas de hielo de agua de mar instaladas a bordo, deberán tenerse en cuenta los siguientes factores:
La planta debe poder funcionar y fabricar hielo en condiciones extremas de cabeceo y balanceo de las embarcaciones de pesca.
Debe estar fabricada con materiales no corrosivos (tales como acero inoxidable de alta calidad, aluminio, plástico, caucho y fibra de vidrio) para resistir al medio marino.
El equipo debe funcionar a una temperatura inferior a la de las máquinas de fabricación de hielo de agua dulce, generalmente entre -18 y -21 °C, ya que la temperatura de congelación del agua de mar es inferior a la del agua dulce.
Las ventajas de disponer de máquinas de hielo a bordo, en especial para los pescadores dedicados a la producción de pescado fresco, se pueden resumir del siguiente modo:
Permiten mayor flexibilidad en el volumen de capturas y en la duración de la salida de pesca.
Tras el desembolso inicial para la adquisición de la máquina, la producción de hielo puede resultar más económica y sólo conlleva los gastos de mantenimiento y reparación de la máquina.
Los pescadores dejan de depender para sus salidas de pesca del hielo que suministran las fábricas instaladas en tierra, ya que fabrican hielo cómo y cuándo lo necesitan.
La posibilidad de producir hielo a bordo puede resolver los problemas que surgen cuando una embarcación que se ha cargado con hielo en la costa vuelve a tierra con un volumen de pesca escaso o nulo. En muchos países, el costo del hielo puede suponer un porcentaje considerable de los gastos de explotación.
Las principales desventajas son las siguientes:
Los costos de adquisición e instalación de la máquina y de los equipos auxiliares que pudieran ser necesarios, tales como grupos electrógenos auxiliares, transportadores, etc.
El hielo se fabrica generalmente con agua salada, lo que puede afectar a ciertas especies de peces debido a la absorción de sal por el producto.
El hielo, y por tanto las capturas, puede contaminarse si no se tiene cuidado de utilizar únicamente agua de mar limpia.
El mantenimiento de la máquina requerirá ciertos conocimientos técnicos especializados.
Se necesita energía eléctrica adicional.
Se necesita mano de obra y servicios de mantenimiento especializados (preferiblemente a bordo de la embarcación).
El tipo de máquina de hielo que más frecuentemente se instala a bordo de las pequeñas embarcaciones de pesca es la máquina de hielo en escamas. El Cuadro 2.1 muestra algunas características de máquinas de hielo en escamas que pueden producir hielo de agua salada adecuado para su uso a bordo de embarcaciones de pesca pequeñas y medianas.
El Cuadro 2.2 proporciona las dimensiones típicas de diversos tipos de máquinas de hielo «compactas» que, según los fabricantes, resultan idóneas para su instalación a bordo de embarcaciones de pesca. Todas las máquinas indicadas son modelos refrigerados por agua, excepto el modelo «Coldisc». Se ofrecen ejemplos de otras máquinas para mostrar el modo en que las dimensiones influyen en la capacidad de producción.
CUADRO 2.2
Capacidad y dimensiones principales de
diversas máquinas de hielo idóneas para su uso en embarcaciones de
pesca
|
Tipo de máquina |
Capacidad |
Profundidad |
Anchura |
Altura |
Peso |
|
Hielo en escamas, tipo «Coldisc», con descarga frontal |
1,0 t |
660 |
520 |
510 |
45 |
|
Hielo en escamas, tipo tambor |
1,0-2,5 t |
965 |
635 |
1 118 |
250 |
|
De hielo en escamas, tipo tambor |
6,0 t |
1 219 |
813 |
1 143 |
614 |
|
Hielo en tubos, tipo tubular, ciclo de gas caliente |
11,5 t |
1 372 |
762 |
1 555 |
771 |
|
Hielo en tubos, tipo tubular, ciclo de gas caliente |
13,0 t |
2 444 |
762 |
1 555 |
1 315 |
|
Hielo fundente |
33,3 t |
1 000 |
650 |
800 |
260 |
|
Hielo fundente |
23,5 t |
630 |
580 |
1 700 |
390 |
|
Hielo fundente |
35,5 t |
1 000 |
800 |
1 900 |
500 |
|
Hielo fundente |
27,0 t |
660 |
1 010 |
1 700 |
800 |
1 Rendimientos obtenidos con una temperatura ambiente de 90 °F (32 °C).
2 Rendimientos obtenidos con una temperatura ambiente de 50 °F (10 °C).
3 Rendimiento obtenido con una temperatura del agua de alimentación de 0 a 1 °C (se recomienda un preenfriador).
Sin embargo, para utilizar hielo en el mar, no es necesario llevarse al mar las máquinas de hacer hielo. Como ya se ha indicado, el hielo puede transportarse de un sitio a otro y es un medio de refrigeración portátil. Así, es posible llevar al mar el hielo fabricado en plantas situadas en tierra y utilizarlo cómo y cuándo sea necesario.
La fabricación comercial de hielo en bloques comenzó en 1869; consiste en rellenar moldes de metal con agua y sumergirlos en un baño de salmuera (generalmente cloruro sódico o cálcico) refrigerada a una temperatura muy inferior a la de congelación del agua. Tras varias horas, el agua se congela y los bloques de hielo se sacan de los moldes tras liberarlos por inmersión en agua; finalmente, se almacenan.
La producción de hielo en bloques es una operación discontinua; una vez vaciados, los moldes se vuelven a rellenar de agua y se vuelven a colocar en el depósito de salmuera durante otro período de congelación. Sea cual sea la capacidad de la máquina de elaboración de hielo en bloques, se necesita mano de obra de forma continua para atender todas las operaciones, en concreto la extracción y manipulación del hielo. Las ventajas principales del hielo en bloques frente a otros tipos de hielo son las siguientes:
el almacenamiento, la manipulación y el transporte son sencillos y fáciles;
la tasa de fusión es relativamente baja, por lo que las pérdidas durante el almacenamiento y la distribución son mínimas;
el hielo es compacto, por lo que se necesita menos espacio de almacenamiento;
el hielo se puede reducir a partículas de cualquier tamaño necesario, mediante su trituración antes de usarlo;
la máquina es de diseño robusto y su mantenimiento es sencillo para un ingeniero mecánico competente;
el hielo puede ser manipulado con facilidad y vendido por bloques.
Las principales desventajas de la producción de hielo en bloques son las siguientes:
se necesitan períodos de tiempo largos para completar la congelación del agua en los moldes (de 8 a 36 h para bloques de 12 a 140 kg);
conlleva altos costos de mano de obra y las operaciones requieren atención continua;
no es un proceso automático ni continuo y se tarda bastante en empezar a producir hielo desde su puesta en marcha;
las instalaciones ocupan más espacio que las modernas máquinas de hielo automáticas;
se necesitan salmueras con tratamientos adecuados para reducir la corrosión del equipo; se debe triturar el hielo antes de usarlo.
Existen instalaciones contenerizadas en las que la máquina de hielo, el almacén y todos los sistemas de refrigeración y eléctricos están situados dentro de contenedores normalizados. Estas instalaciones son portátiles, fáciles de transportar por tierra y mar y más confiables que los tipos no contenerizados tradicionales; además, su instalación se realiza en bastante menos tiempo y necesitan un período menor para alcanzar el pleno rendimiento. Estas ventajas resultan importantes, en especial en zonas remotas en las que escasean las personas con conocimientos de refrigeración y mantenimiento. Estas unidades se montan en contenedores normalizados de 12 m y su instalación resulta sencilla. Sólo necesitan una base nivelada y un lugar protegido de los rigores del tiempo, y se pueden construir en climas tropicales y zonas costeras. Existen máquinas que producen bloques de diversos tamaños, de 12,5 a 25 kg. El Cuadro 2.3 proporciona cierta información sobre las instalaciones contenerizadas para la fabricación de hielo en bloques.
CUADRO 2.3
Características típicas de las
instalaciones contenerizadas para la fabricación de hielo en
bloques
|
Capacidad de producción1 |
Necesidades de energía eléctrica |
Observaciones |
|
3 000 |
6 000 |
30 (para el contenedor) |
|
5 000 |
5 000 |
30 (para el contenedor) |
|
7 500 |
3 000 |
30 (para el contenedor) |
|
10 000 |
nula |
30 (para el contenedor) |
1 Capacidad nominal con extracción continua. La temperatura de almacenamiento del hielo es de aproximadamente -5 °C, con un ciclo de congelación de 8 horas.
La Figura 2.1 ilustra la relación entre el espesor del hielo producido y el tiempo necesario para su congelación en condiciones típicas de fabricación de hielo en bloques. En general, cuanto más grueso sea el bloque de hielo, mayor será el tiempo de congelación. Por ejemplo, para producir un bloque de 136 kg, se necesitará un promedio de 36 horas de tiempo de congelación, mientras que para un bloque de 25 kg se necesitarán unas 12 horas por término medio.
|
FIGURA 2.1
|
Los largos períodos necesarios para producir bloques de hielo han llevado al desarrollo de lo que se conoce como máquinas de hielo en bloques de fabricación rápida. El objeto de estas máquinas es producir bloques de hielo en pocas horas. En lugar de sumergir los moldes para el hielo en un depósito de salmuera, el agua del molde se congela mediante un refrigerante que circula por la camisa externa de cada molde, así como por un sistema de tuberías que recorre el interior de los moldes. Se forma hielo simultáneamente en todas las superficies refrigeradas en contacto con el agua. Una vez finalizado el ciclo de congelación, los bloques se liberan rápidamente del molde mediante un sistema de descongelación con gas caliente y se extraen por gravedad. Las principales ventajas de las máquinas de hielo en bloques de fabricación rápida son el poco espacio que requieren en comparación con las máquinas de hielo en bloques tradicionales, así como la relativa sencillez de las operaciones de puesta en marcha y parada, cuya duración es menor que en las máquinas de hielo en bloques tradicionales. Sin embargo, la adquisición, el funcionamiento y el mantenimiento de las plantas de hielo en bloques de fabricación rápida resultan más costosos que los de las convencionales y su uso en la industria pesquera es limitado.
El hielo en escamas se puede definir como un hielo seco y subenfriado en fragmentos pequeños planos con forma de oblea irregular.
Este tipo de hielo pequeño se fabrica rociando o vertiendo agua sobre una superficie refrigerada, que habitualmente tiene forma de cilindro o tambor. El agua se congela sobre la superficie formando capas delgadas de hielo (de 2 a 3 mm de espesor). Una cuchilla retira el hielo subenfriado, que se fragmenta en pequeños trozos semejantes a esquirlas de cristal. Normalmente, estos trozos de hielo caen desde el tambor directamente a un compartimento refrigerado para su almacenamiento. El cilindro refrigerado puede girar en un plano vertical u horizontal.
La Figura 2.2 ilustra un segundo tipo de máquina de hielo en escamas de tamaño especialmente compacto, diseñada de forma específica para la fabricación de hielo a bordo; esta máquina, fabricada por North Star Ice Equipment Corporation, no tiene la configuración habitual de tipo tambor, sino que produce hielo en escamas sobre un disco evaporador subenfriado giratorio. Se obtiene hielo de ambos lados del disco mediante cuchillas regulables. Dado su tamaño compacto y peso ligero, esta máquina podría instalarse en bodegas de barcos de 12 a 16 m de eslora en algunas flotas artesanales. En embarcaciones más pequeñas se instalará normalmente en la cubierta. Las características técnicas de este tipo de máquina de hielo se detallan en el Cuadro 2.4.
Una variante del hielo en escamas se conoce como hielo fragmentado. El hielo fragmentado se fabrica introduciendo agua en un cilindro rodeado por un serpentín de evaporación. El agua se congela en el interior del cilindro a una temperatura del evaporador de -12 a -30 °C y se saca con un tornillo que gira dentro del cilindro y empuja el hielo hacia arriba. En la parte superior del cilindro, el hielo se compacta, se congela aún más y es expulsado por la parte superior del cilindro. El hielo fragmentado tiene una temperatura de -0,5 °C y un grosor medio de 7 a 8 mm.
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FIGURA 2.2
Se trata de una unidad muy compacta, que produce aproximadamente 1 tonelada de hielo (909 kg/2 004 lb) en 24 h siendo la temperatura del agua de alimentación de 60 °F (15,5 °C). Los fabricantes dan un factor de corrección del 6 por ciento por cada 10 °F (5,5 °C) de aumento de la temperatura del agua de alimentación, de modo que a 70 °F (21 °C) la producción se reduce en un 6 por ciento, es decir, en 54,5 kg, hasta 854 kg en 24 h. Temperaturas aún mayores producirán reducciones proporcionales de la producción. Si la temperatura del agua de alimentación es alta se recomienda el uso de una unidad de preenfriamiento.
|
Cuando se instalan a bordo de embarcaciones de pesca, las máquinas de hielo en escamas se montan con frecuencia en cubierta para que el hielo producido se descargue directamente a la bodega de pescado a través de una pequeña trampilla destinada a este fin. La mayoría de las máquinas de hielo de tipo tambor diseñadas para las embarcaciones de pesca cuentan con un punto de descarga de hielo situado inmediatamente debajo del centro del tambor, lo que permite su instalación sobre una trampilla dispuesta con este fin. En función del tipo de máquina, su ubicación en cubierta y las recomendaciones de los fabricantes, puede resultar necesario algún tipo de protección o armario para resguardar los paneles de control u otras partes de la unidad de las condiciones ambientales.
La instalación bajo la cubierta suele resultar más problemática ya que en la mayoría de las máquinas la evacuación del hielo, tras su extracción del tambor, a los depósitos de almacenamiento se realiza por gravedad. Se necesita, por consiguiente, que la bodega sea bastante grande y que tenga una altura hasta el forro de cubierta que permita la instalación de la maquinaria y la alimentación por gravedad a una zona de recogida o depósito de almacenamiento. Las máquinas de hielo en escamas o en tubos pueden requerir la instalación de transportadores o tornillos sinfín en embarcaciones de gran tamaño, aunque en la mayoría de los casos, la tripulación transferirá con palas el hielo producido a los depósitos de almacenamiento cuando sea necesario.
Las principales ventajas del hielo en escamas son las siguientes:
El hielo en escamas tiene una superficie de intercambio de calor mayor que casi todos los demás tipos de hielo y, por lo tanto, la transferencia de calor entre el pescado y el hielo se produce con mayor rapidez y eficacia.
Debido a que el hielo en escamas está ligeramente subenfriado (entre -5 y -7 °C), puede ceder 83 kcal por kg al fundirse transformándose en agua; por consiguiente, puede extraer un poco más de calor que otros tipos de hielo cuya temperatura es de 0 °C (80 kcal por kg).
Resulta fácil de almacenar y manipular cuando se dispone de un recipiente termoaislado, subenfriado (-5 °C) y debidamente diseñado para su almacenamiento.
La máquina es pequeña y compacta, y requiere menos espacio que las de hielo en bloques.
La fabricación de hielo comienza al poco tiempo de poner la máquina en marcha, lo que casi permite la fabricación de hielo «a petición».
El hielo puede usarse inmediatamente después de su fabricación (no es necesario triturarlo).
Sin embargo, el hielo en escamas tiene ciertas desventajas frente al hielo en bloques. Por ejemplo:
La máquina es menos robusta y más compleja, y se necesitan ingenieros cualificados para su mantenimiento.
Debido a su mayor superficie, el hielo en escamas se funde más rápidamente.
A igual peso, el hielo en escamas requiere mayor espacio de almacenamiento.
El hielo producido ha de ser pesado antes de su venta, en lugar de ser vendido por unidades.
CUADRO 2.4
Características típicas de
algunas máquinas de hielo en escamas
|
Capacidad de producción de hielo1 |
Necesidades de enfriamiento |
Refrigerante |
Observaciones |
|
1 000 |
4 760 |
R-22 o cualquier refrigerante inocuo para el ozono |
Suministro de agua: 42 litros por hora a 16 °C con una temperatura del evaporador de -23 °C. Grosor del hielo: 1,5 mm. Tamaño de la unidad sin depósito de hielo: 510 mm de alto × 520 mm de ancho × 660 mm de largo. Peso de la unidad: 45 kg. (Unidad de disco) |
|
2 250 |
10 590 |
Como en el caso anterior. |
Suministro de agua: 102 litros por hora a 16 °C con una temperatura del evaporador de -23 °C. Grosor del hielo: 1,5 mm. Tamaño de la unidad sin depósito de hielo: 1 065 mm de alto × 685 mm de ancho × 865 mm de largo. Peso de la unidad: 165 kg. Se puede montar una unidad remota de condensación refrigerada por agua idónea para su instalación a bordo de embarcaciones de pesca con un suministro de agua de mar de 1 200 litros por hora a 16 °C. Temperatura normal de funcionamiento del condensador: 35 °C. |
|
4 500 |
21 434 |
Como en el caso anterior. |
Suministro de agua: 204 litros por hora a 16 °C con una temperatura del evaporador de -23 °C. Grosor del hielo: 1,5 mm. Tamaño de la unidad sin depósito de hielo: 1 065 mm de alto × 865 mm de ancho × 865 mm de largo. Peso de la unidad: 225 kg. Se puede montar una unidad remota de condensación refrigerada por agua idóneas para su instalación a bordo de embarcaciones de pesca con un suministro de agua de mar de 2 400 a 4 800 litros por hora a 16 °C. Temperatura normal de funcionamiento del condensador: 35 °C. |
|
9 000 |
42 867 |
Como en el caso anterior. |
Suministro de agua: 420 litros por hora a 16 °C con una temperatura del evaporador de -23 °C. Grosor del hielo: 1,5 mm. Tamaño de la unidad sin depósito de hielo: 1 065 mm de alto × 1 120 mm de ancho × 865 mm de largo. Peso de la unidad: 300 kg. Se puede montar una unidad remota de condensación refrigerada por agua idónea para su instalación a bordo de embarcaciones de pesca con un suministro de agua de mar de 4 800 a 9 600 litros por hora a 16 °C. Temperatura normal de funcionamiento del condensador: 35 °C. |
1 En el caso de máquinas de hielo de gran tamaño, se recomienda que en zonas tropicales, cuando la temperatura del agua sea superior a 21 °C, el agua de alimentación se enfríe en un enfriador independiente hasta una temperatura comprendida entre 4,4 y 7,2 °C para evitar una reducción significativa de la producción de hielo y un mayor consumo de energía. La Figura 2.3 muestra la relación detallada entre la temperatura del agua de alimentación y las toneladas de refrigeración necesarias (1 tonelada de refrigeración = 3 024 kcal/h = 12 000 Btu/h).
|
FIGURA 2.3
|
Al igual que las máquinas de hielo en bloques, las de hielo en escamas se pueden instalar en contenedores de 6 y 12 m, según la capacidad de las máquinas y los sistemas de almacenamiento de hielo necesarios. Estas unidades pueden fabricarse de modo que sólo haya que conectarlas a una acometida eléctrica y de agua; con ciertas modificaciones, se puedan instalar a bordo de embarcaciones de pesca de gran tamaño. Sin embargo, el tamaño de estas unidades es excesivo para el tipo de embarcaciones examinadas en esta publicación. También existen modelos de gran capacidad para la fabricación, en instalaciones en tierra, de hielo en escamas con agua dulce, que fabrican entre 10 y 100 toneladas de hielo con sistemas de varios contenedores. En estos modelos, la unidad completa de fabricación de hielo se monta en la parte superior del contenedor termoaislado, que se utiliza como almacén del hielo. En el Cuadro 2.5 se muestran las características y especificaciones técnicas de algunas instalaciones contenerizadas típicas para la fabricación de hielo en escamas y hielo fragmentado.
CUADRO 2.5
Características técnicas
típicas de instalaciones contenerizadas para la fabricación de
hielo en escamas y fragmentado
|
Instalaciones contenerizadas típicas para la fabricación de hielo en escamas y fragmentado |
|||
|
Capacidad de producción de hielo |
Capacidad de almacenamiento de hielo |
Contenedor |
Observaciones |
|
3 000 |
13 m3/ 5 000 kg |
6 m |
Requisitos de espacio: 15,74 m2. |
|
5 000 |
13 m3/ 5 000 kg |
6 m |
Requisitos de espacio: 15,74 m2. |
|
10 000 |
13 m3/5 000 kg |
6 m |
Requisitos de espacio: 15,74 m2. |
|
5 000 |
37 m3/15 000 kg |
12 m |
Requisitos de espacio: 30 m2. |
|
7 500 |
37 m3/15 000 kg |
12 m |
Requisitos de espacio: 30 m2. |
|
10 000 |
37 m3/15 000 kg |
12 m |
Requisitos de espacio: 30 m2. |
|
3 000 |
20 m3/8 000 kg |
15 m3 |
Tipo de contenedor: 40 pies (12m). Requisitos de espacio: 30 m2. |
|
5 000 |
20 m3/8 000 kg |
15 m3 |
Tipo de contenedor: 40 pies (12m). Requisitos de espacio: 30 m2. |
|
10 000 |
20 m3/8 000 kg |
15 m3 |
Tipo de contenedor: 40 pies (12m). Requisitos de espacio: 30 m2. |
Cuando es preciso transportar hielo a larga distancia, o si ciertas pesquerías prefieren hielo en bloques, es posible producir bloques a partir de pequeños fragmentos o escamas de hielo mediante máquinas de compactación en bloques. Estas máquinas compactan el hielo en trozos pequeños (en escamas o fragmentado) formando bloques de tamaños normalizados y se pueden instalar con facilidad en pequeñas fábricas de hielo situadas en tierra. Estos bloques compactados se pueden utilizar a bordo de pequeñas embarcaciones con las ventajas del hielo en bloques convencional. Pueden resultar especialmente adecuados para pesquerías en desarrollo en países tropicales donde las velocidades de fusión del hielo son altas y los pescadores están acostumbrados a manipular los bloques producidos por fábricas de hielo más antiguas. Los bloques de trozos pequeños de hielo compactados son más fáciles de romper en pequeños fragmentos cuando se necesita.
Un tipo de planta de máquina muy adecuada para su uso a bordo de embarcaciones de pesca es la máquina de hielo fundente que produce cristales de hielo subenfriado. La mezcla fluida de cristales de hielo y agua puede bombearse con facilidad mediante mangueras a cualquier parte del barco donde se necesite. Este hielo, cuando está en forma de mezcla fluida de hielo y agua, actúa de modo similar al AME y puede utilizarse en depósitos de AME o bodegas de pescado. En una forma algo menos fluida también se puede utilizar para almacenar pescado a granel en cajones-paleta. La Figura 2.5 muestra en un diagrama de flujo la disposición de este tipo de instalación en embarcaciones de pesca de tamaño adecuado.
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FIGURA 2.4
Fuente: Sunwell Engineering Co. Ltd, |
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FIGURA 2.5
Fuente: Brontec USA Inc. |
El hielo fundente es una mezcla fluida de cristales de hielo en agua. El hielo se forma por congelación de los cristales a partir de una salmuera poco concentrada en un intercambiador de calor tubular, también llamado intercambiador de calor de superficie raspada. El agua se congela formando diminutos cristales de forma redonda o elíptica (con un diámetro de 0,2 a 1,3 mm aproximadamente) en la superficie del tubo interior y un transportador de tornillo giratorio lleva los cristales del intercambiador de calor a un depósito de almacenamiento con agua. La mezcla de hielo y agua resultante (hielo fundente) se puede bombear desde los depósitos de almacenamiento mediante tuberías o mangueras a la zona de enfriamiento del pescado o directamente a un recipiente termoaislado. La densidad y fluidez del hielo fundente se pueden ajustar regulando la cantidad de agua añadida, de modo que se puede adaptar a distintos usos.
Las ventajas declaradas del uso de hielo fundente para enfriar pescado son las siguientes (véase también el Cuadro 2.6):
Gracias a su mayor capacidad de transferencia de calor, asegura un enfriamiento más rápido y uniforme del pescado hasta una temperatura de 0 °C o inferior.
Proporciona un mejor contacto del hielo con la superficie del pescado sin grietas ni daños por aplastamiento.
Se afirma que la contaminación del hielo se reduce significativamente gracias a que el sistema formado por la máquina de hielo y el depósito está diseñado como un conjunto herméticamente cerrado.
El hielo se puede bombear directamente a donde haga falta, por lo que se elimina la necesidad de disponer de espacio para su almacenamiento.
Puesto que la «materia prima» para la producción de hielo es una salmuera (del 3 al 5 por ciento de NaCl), puede utilizarse agua de mar para la fabricación de hielo fundente, lo que permite la instalación de unidades a bordo de embarcaciones de pesca. Se ha probado, con resultados satisfactorios, la aplicación de hielo fundente a bordo de cerqueros dedicados a la pesca industrial para enfriar peces pelágicos pequeños. El hielo fundente se ha utilizado para mejorar el proceso tradicional de enfriamiento con AMR a bordo de los cerqueros; el período de enfriamiento, que dura de 7 a 20 horas con el sistema de AMR convencional, se reduce a una hora aproximadamente con el nuevo proceso. Como se puede observar en la Figura 2.6, el tiempo de enfriamiento del pescado en hielo fundente es considerablemente inferior que en hielo en escamas, y es comparable a los tiempos de enfriamiento obtenidos con AME.
CUADRO 2.6
Especificaciones típicas de una
máquina de hielo fundente de doble tubo
|
Capacidad de producción |
Necesidades de energía eléctrica |
Observaciones |
|
5 000, con agua de alimentación a 10 °C y un 3% de cloruro sódico |
CA trifásica de 220 voltios y 50/60 Hz; 9,6 kW |
Dos tubos generadores de hielo de acero inoxidable 316. Refrigerante
R -22. |
Nota: Actualmente, hay máquinas de hielo fundente de 2,5 a 24 t/24 h de capacidad, disponibles como unidades autónomas o como unidades remotas, con sistemas de refrigeración independientes para su instalación a bordo.
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FIGURA 2.6
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Cada vez se utiliza más el AME como método de enfriamiento en pequeñas embarcaciones de pesca. Por ejemplo, barcos de tan sólo 10 m de eslora utilizan este sistema para conservar las especies de gran valor en condiciones óptimas tras su captura. La temperatura media de los depósitos de AME se controla añadiendo hielo para reducir la temperatura del agua de mar y la de los peces a medida que se capturan. Para evitar la estratificación de la temperatura en los depósitos de AME, se utilizan dos sistemas básicos: uno con aire comprimido, también conocido como sistema «champaña», y otro basado en la recirculación del AME mediante una bomba. Los dos sistemas se ilustran en la Figura 2.7.
Los sistemas de AMR cuentan con una máquina de refrigeración a bordo para enfriar el agua de mar en lugar utilizar hielo fundente. Además, necesitan bombas, tuberías y filtros para la circulación del AMR en los depósitos o bodegas. En la práctica habitual, este sistema requiere una instalación especial, como un generador diésel o diésel-eléctrico, que proporciona fuerza motriz directa o electricidad para hacer funcionar los motores eléctricos de los compresores de refrigeración y de las bombas de circulación, según el tipo de motores de impulsión que se utilicen.
Para el enfriamiento de productos mediante AMR, se utilizan dos sistemas básicos: uno consiste simplemente en la inmersión de las capturas en depósitos llenos de AMR; el segundo sistema no emplea depósitos sino que pulveriza agua enfriada sobre el pescado almacenado en estantes.
Algunos barcos cargan hielo en los depósitos de AMR de la bodega antes de rellenarlos con agua limpia para su posterior refrigeración. Este enfriamiento previo del agua permite ahorrar tiempo y reducir la carga del sistema de refrigeración. La Figura 2.8 muestra un sistema típico de rociado con AMR, como el que se instala en las embarcaciones de la costa nordeste del Pacífico. Los depósitos de AMR tienen una disposición similar a la de los depósitos de AME; la principal diferencia radica en la instalación de una unidad de refrigeración con su fuente de alimentación y un sistema mucho mejor de filtrado del agua recirculada.
Gracias a los recientes avances en sistemas hidráulicos, un compresor de refrigeración puede ahora funcionar con energía hidráulica alimentada desde una toma de fuerza del motor principal del barco. Para ello se utilizan bombas con sensor de presión, que mantienen un caudal constante predefinido, con independencia del régimen del motor. Este sistema permite que un compresor de refrigeración pueda funcionar a una velocidad constante, tanto si el motor trabaja al ralentí, como si lo hace a potencia máxima. Cuando no hay demanda de flujo hidráulico, las bombas pasan a la modalidad de espera, en la que consumen poca energía. Sin embargo, si el motor principal trabaja al ralentí cuando el compresor comienza a funcionar, se produce una demanda de energía considerable. Por este motivo, los ingenieros recomiendan que el motor principal disponga de potencia de reserva suficiente cuando trabaja a pocas revoluciones o al ralentí.
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FIGURA 2.7
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FIGURA 2.8
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Se sabe que los productos químicos conocidos como clorofluorocarburos (CFC), que se utilizan como refrigerantes, tienen efectos nocivos en la capa de ozono estratosférico de la tierra. En consecuencia, se están realizando esfuerzos de ámbito internacional para retirar paulatinamente del mercado la mayoría de los CFC o hidrocarburos halogenados (véase el Cuadro 2.7). Se están proponiendo diversas alternativas más aceptables desde el punto de vista ambiental, como el R-22, el amoníaco (R-717), el HP-62 y los hidrofluorocarburos (HFC) e hidroclorofluorocarburos (HCFC) (véase el Cuadro 2.8). A continuación se ofrecen ejemplos de nuevos HFC y HCFC:
HCF R-134a (CF3CFH2): sustituto del CFC R-12 utilizado en refrigeradores pequeños, aparatos de refrigeración domésticos y aparatos de aire acondicionado para automóviles.
HCFC R-22 (CHF2Cl): sustituto del CFC R-12 utilizado en unidades de refrigeración industriales.
CUADRO 2.7
Disposiciones del Protocolo de Montreal sobre
sustancias que agotan la capa de ozono
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Compuesto químico |
Observaciones |
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Grupo I: CFC (clorofluorocarburos) |
Reducción gradual durante el decenio de 1990. |
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Grupo II: Halones |
Reducción gradual durante el decenio de 1990. |
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Grupo III |
Reducción gradual durante el decenio de 1990. |
Nota: Todas las disposiciones del protocolo entraron en vigor el 1° de enero de 1989 y se revisaron en 1990.
CUADRO 2.8
Duración en la atmósfera y
potencial de agotamiento de la capa de ozono de ciertos hidrocarburos
halogenados
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Compuesto químico |
Duración |
Potencial de agotamiento de la capa de ozono |
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HFC (hidrofluorocarburos): R-32 (CH2F2) |
6,7 |
0 |
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HFC: R-125 (CF3CF2H) |
26 |
0 |
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HFC: R-134a (CF3CFH2) |
14 |
0 |
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HCF: R-143a (CF3CH3) |
40 |
0 |
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HCFC (hidroclorofluorocarburos): R-22 (CHF2Cl) |
14 |
0,047 |
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CFC: R-11 (CFCl3) |
60 |
1 |
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CFC: R-12 (CF2Cl2) |
105 |
0,95 |
Las principales características técnicas de los HFC y HCFC son las siguientes:
Ambos tipos de refrigerante son volátiles e insolubles en agua.
Tras su liberación en el medioambiente, permanecen en la atmósfera donde se oxidan formando diversos productos degradables, que no se consideran tóxicos ni nocivos.
Los HCF y HCFC disponibles en el mercado se clasifican como refrigerantes «inocuos para el ozono».
Los HCFC son bastante menos perjudiciales que los CFC para la capa de ozono, pero hacen que el cloro llegue a ésta tras su liberación en el medio ambiente. Por ese motivo, algunos países, como los Estados Unidos de América, han establecido un calendario que prevé la prohibición total de la fabricación e importación de HCFC para el año 2030.
Con respecto a los refrigerantes más utilizados en la industrias pesquera, el R-12, el R-22, el R-502 y el amoníaco (R-717) son los principales (véase el Cuadro 2.9). Sin embargo, debido a la prohibición del uso de CFC para el año 2000 en los países desarrollados, la mayoría de los actuales sistemas de refrigeración que utilizan CFC se enfrentarán con graves problemas en la transición del R-12 y el R-502 a otros refrigerantes. Desde el punto de vista de la ingeniería, en algunos casos es posible modificar los sistemas de refrigeración para adaptarlos al uso de otros refrigerantes. A continuación se ofrece un breve análisis del proceso para sustituir el R-12 por el R-22 en los sistemas de refrigeración:
Existen diferencias significativas entre el R-12 y el R-22, tales como sus diferentes temperaturas de ebullición a presión atmosférica normal (-29,8 °C para el R-12 y -40,8 °C para el R-22) y la mayor presión de descarga de gases del R-22.
Debido a que las temperaturas de descarga del R-22 son más altas, deberán instalarse condensadores con un valor nominal diferente en los sistemas de refrigeración modificados. Además, como regla general, un refrigerante con una temperatura de ebullición más baja necesitará un compresor más pequeño que un refrigerante con una temperatura de ebullición más alta para la misma capacidad. Asimismo, en general, los refrigerantes con temperaturas de ebullición más bajas deberán funcionar a presiones más altas.
Como resultado de las presiones de gas más altas del R-22, los sistemas de refrigeración modificados necesitarán nuevas tuberías capaces de resistir presiones de funcionamiento mayores.
Antes de reconvertir los actuales sistemas de refrigeración, se debe realizar un estudio preciso de los costos, ya que en algunos casos la modificación puede resultar muy costosa. Por lo tanto, antes de tomar ninguna decisión, deberán analizarse de forma pormenorizada los costos y beneficios, incluida una evaluación realista de la vida útil y el valor económico residuales de dichos sistemas.
CUADRO 2.9
Datos técnicos básicos de
algunos refrigerantes utilizados en la industria pesquera
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Refrigerante |
Presión de evaporación a -15 °C |
Presión de condensación a 30 °C |
Temperatura de ebullición a 1,013 bares |
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R-12 (CCl2F2) |
11,8 |
93,2 |
-29,8 |
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R-22 (CHClF2) |
28,3 |
159,8 |
-40,8 |
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R-717 (amoníaco) |
19,6 |
154,5 |
-33 |
En la actualidad, el R-717 (amoníaco) es el principal refrigerante alternativo a los CFC utilizado con fines comerciales en fábricas de hielo en gran escala; este compuesto químico tiene la ventaja de no dañar la capa de ozono. Aunque el R-717 se considera tóxico y corrosivo, su olor penetrante y sus propiedades irritantes sirven de aviso en caso de fuga. Está clasificado como mortal o capaz de producir lesiones graves a las personas en concentraciones del 0,5 al 1 por ciento durante exposiciones de unos pocos minutos a media hora. Es particularmente peligroso a bordo de barcos, en los que grandes fugas de gas en lugares cerrados producen nubes de R-717 que, en ocasiones, pueden atrapar y causar lesiones graves o la muerte a miembros de la tripulación antes de que consigan abandonar la sección de refrigeración. Además, al combinarse con aire u oxígeno en determinada concentración el R-717 forma mezclas potencialmente inflamables o explosivas. La mínima concentración de vapor de R-717 en aire que podría generar una mezcla inflamable de aire y vapor es del 15,5% en volumen. Si la concentración de R-717 es menor, la mezcla resulta demasiado pobre para arder. Sin embargo, en determinadas zonas del barco, como las de elaboración o almacenamiento refrigerado, que pueden considerarse como lugares inusualmente estrechos, la liberación de grandes cantidades de R-717 puede provocar una explosión. Por lo tanto, el uso de R-717 plantea riesgos para la salud y se necesita mano de obra especializada para el manejo y mantenimiento de los sistemas de refrigeración con R-717.
A bordo de embarcaciones de pesca de gran tamaño, la maquinaria de refrigeración con R-717 debe ubicarse en una sección independiente (un compartimento estanco al vapor equipado con sistemas de alarma de fugas e incendios). La sección de refrigeración debe contar con dos salidas, una de ellas con acceso directo a la cubierta. Además, debe disponer de ventilación de emergencia con una capacidad 30 veces superior al volumen de aire por hora y estar equipada con aspersores de agua de emergencia controlados a distancia. Las salidas de la sección de refrigeración deben estar dotadas de cortinas de agua de emergencia para evitar que la fuga de amoníaco se propague al exterior de la sala. La función principal de los aspersores es limitar la propagación del gas, con el fin de proteger al personal de esas zonas y mantener las vías de escape. Además, los aspersores pueden apagar incendios en la sala de refrigeración y mitigar la generación de calor. En las dos salidas de la sección de refrigeración debe haber respiradores de aire comprimido ubicados en lugares de fácil acceso.
