La fabricación de helado es una de las producciones más consumidoras de energía dentro de la industria alimentaria cubana, por lo general estos centros cuentan con una planta de refrigeración que proporciona los requerimientos para las etapas de enfriamiento en el proceso productivo.
La industria cubana tiene la necesidad de tomar una otra perspectiva en la explotación energética, encaminada a la evaluación de las tecnologías y a la introducción de técnicas ahorradoras en las instalaciones industriales que permitan hacer más competitivos los precios y productos elaborados. Por ello y debido a la premisa del país, de tomar la eficiencia energética como su fuente de energía más barata y menos contaminante; es que la evaluación termodinámica de instalaciones ocupa en la actualidad un lugar importante para los profesionales de la rama.
Debido a esto, la Universidad Tecnológica de La Habana presentó una investigación, donde se planteó como objetivo general evaluar la eficiencia energética del sistema de refrigeración para la elaboración de helados en dicho centro mediante el análisis energético y el análisis exergético, empleando técnicas que ayudan a cuantificar la energía como los balances de energía, el cálculo de índices de consumo, el inventario y la reducción de las pérdidas y mediante el cálculo de los indicadores de funcionamiento del ciclo de refrigeración. El procedimiento general desarrollado para la evaluación en este artículo está compuesto por los siguientes pasos:
- Caracterización de la planta de elaboración de helados.
- Descripción del sistema de refrigeración para la elaboración de helados.
- Evaluación energética del proceso de elaboración de helado.
- Evaluación exergética del proceso de elaboración de helado.
- Evaluación de la alternativa para el incremento de la eficiencia energética y exergética del sistema de refrigeración.
Para desarrollar la evaluación energética del ciclo de refrigeración para la elaboración de helado fue necesario determinar los calores absorbidos en los tres evaporadores (Banco de hielo, Congeladoras y Nevera). Para ello se monitoreó el proceso de elaboración de helado durante quince días, en los cuales se realizaron las mediciones operacionales necesarias en cada etapa.
La determinación del calor que se absorbe en el Banco de hielo consistió en evaluar el calor que absorbe el agua helada en la sección de enfriamiento con agua helada en el intercambiador de calor a placas durante la pasteurización de la mezcla empleanda.
También se tuvo en cuenta el calor ganado por falta de aislamiento en las tuberías de conducción y retorno de agua helada. El ciclo de refrigeración de la planta analizada trabaja con un coeficiente de funcionamiento de 1,75 y un rendimiento relativo del 58,35 % lo cual evidencia que hay una baja eficiencia energética y potencialidades de mejoras.
El índice de consumo de electricidad en esta planta por concepto de refrigeración es de 0,047 kW-h/kg de producto. Debido a las irreversibilidades del sistema la pérdida de capacidad de trabajo en el ciclo es de 185,6 kW lo que indica que es posible mejorar la eficiencia exergética fundamentalmente en el tanque de recirculación de baja.
Es posible incrementar la eficiencia energética y exergética de la planta de refrigeración si se disminuye la temperatura de condensación, pues se mejoran los indicadores de funcionamiento y en particular se disminuye el trabajo de compresión del sistema lo que conlleva a un ahorro de 40,54 kW-h.
