ES2319587B1 - Esclusa para camaras frigorificas. - Google Patents

Abstract

Esclusa para cámaras frigoríficas concebida para prevenir la formación de hielo y las pérdidas de energía que se producen cuando se abren las puertas de las cámaras para cargar y descargar las mismas, debido a las diferencias de temperatura entre el interior y el exterior. El dispositivo reduce casi a la totalidad la entrada de aire caliente en las cámaras frigoríficas, y por tanto la humedad, y está compuesto por:

1) mueble construido en acero inoxidable (19), (20)

2) sistema de accionamiento de compuertas por moto-reductor

3) compuerta de lamas de PVC (18)

4) sistema de regulación de velocidad y tiempos

5) aislamiento por paneles (16)

6) detector de movimiento y proximidad (14)

7) contador de número de maniobras de aperturas

8) resistencias de caldeo

9) secuencias programadas de funcionamiento

10) sistema de calefacción de la solera de la puerta

11) calefacción de la solera de la puerta

12) automatización de la apertura de la puerta de cámara combinada con la esclusa.

Description

Esclusa para cámaras frigoríficas.

Sector de la técnica

La invención se encuadra en el sector técnico de los procesos de instalaciones frigoríficas, más concretamente en el relativo a los sistemas de conservación mediante cámaras frigoríficas de temperatura negativa.

Estado de la técnica

La invención se refiere a un dispositivo de esclusa de cámaras frigoríficas para prevenir la formación de hielo y las pérdidas de energía en las cámaras frigoríficas que se producen cuando las puertas de las cámaras se abren para cargar y descargar las mismas. En los sistemas convencionales se originan una serie de efectos indeseables que causan enormes pérdidas en las instalaciones frigoríficas y que a continuación enumeramos:

1)

Pérdidas de energía por salida de aire frío de la Cámara.

2)

Escarcha en el techo de la cámara que cuando cae forma hielo en el suelo.

3)

Hielo en el suelo en la entrada de la cámara, que hay que picar rompiendo el mismo, con una difícil reparación.

4)

Aumento del numero de desescarches y el tiempo de los mismos, que consumen energía.

5)

Escarcha en los tubos y aletas del evaporador que hacen que los intercambiadores pierdan rendimiento y el compresor tenga que trabajar más tiempo a más baja temperatura con los cual los compresores pierden rendimiento también.

6)

Paradas de las cámaras para hacer limpieza en las mismas, ya que se acumula tanta agua en forma de escarcha que hay que retirarla, para evitar accidentes.

7)

Los embalajes se llenan de escarcha y cuando salen fuera de las cámaras ésta se funde formando agua líquida que reblandece el cartón, depreciando la mercancía.

8)

En las cámaras de túnidos, los contenedores se llenan de hielo, dando un mal aspecto al género.

9)

Se producen nieblas tanto en el interior de las cámaras como en el exterior que hacen que a veces pueda haber accidentes por falta de visión.

10)

Accidentes Laborales, debido a resbalones del personal con el hielo formado en el suelo.

11)

Las pérdidas de competitividad debidas a todos estos fenómenos concatenados.

En los primeros tiempos de la industria frigorífica, todos estos fenómenos eran observados pero no se les daba importancia debido a que parecían normales. Pero en la actualidad, con el precio de la energía en aumento, además de mejorar todos los sistemas de información estos fenómenos han sido estudiado en profundidad. Todos los frigoríficos han tratado de resolver estos problemas y muchas empresas se han empeñado con invenciones con el mismo fin. Este efecto indeseable se ha abordado de las siguientes maneras:

A) Un sistema es situar una persona que abra la puerta y la cierre cada vez que entra o sale una carretilla con un palet de mercancías. Esto es muy caro y poco operativo, ya que en determinados momentos esta persona tiene que dejar el servicio, para cubrir sus necesidades de tipo biológicas y laborales.

B) Otro sistema es poner una puerta automática manejada por un mando a distancia accionada por el propio conductor de la carretillas. Esto tampoco es operativo, ya que en los grandes frigoríficos, al existir varios carretilleros esto no funciona, debido a que la simultaneidad puede ocasionar avenas y graves accidentes.

C) Otro sistema es poner una cortina de lamas, con el inconveniente de que esta cortina se rompe con el uso, además de mancharse con la grasa de las cadenas de los mástiles de las carretillas y con esta grasa sucia se manchan las cajas y los productos perecederos que se conservan en las cámaras, depreciándolos.

D) Otro sistema es poner una doble puerta automática en el interior de la cámara tal como una puerta seccional de lona, manejada por un sistema que la accione mediante una célula fotoeléctrica de rayos infrarrojos o bien por detector de proximidad. Esto tampoco es operativo, ya que esto no impide que la cortina se llene de hielo así como las guías laterales.

E) Otro sistema consiste en montar una cortina de aire, fueron la empresas CLARK de USA, y los ingleses de Thermoscreem los que diseñaron unas cortinas de aire situadas en el dintel del marco de las puertas, pero en vez de mejorar el sistema lo empeoraban ya que inducían una corriente de aire que penetraba en el interior de la cámara, además solamente funcionaban cuando las puertas de las cámaras no eran de una altura superior a los 2,2 metros, por lo que ahora este sistema tampoco es válido, sobre todo cuando las puertas de las cámaras son muy altas para permitir la entrada de carretillas con mástiles de hasta 4 metros de altura. Además como el trabajo era continuo al final se averiaban y al pasar un tiempo estaban fuera de servicio. Por otra parte, arrastraban gran cantidad de aire del interior de la cámara por el efecto de succión como si se tratara de un gran venturi. Todo esta corriente de aire se veía dificultada por los herrajes de las pesadas puertas frigoríficas, que siendo correderas los mecanismos se cuelgan sobre el dintel de la misma en el mismo punto que se encuentra situada la boquilla difusora del chorro (Jet) de
aire.

La empresa CLARK de UU.EE., diseñó el mismo sistema, que más tarde lo fue perfeccionando, haciendo que en vez de una cortina se hiciera un flujo transversal, de tal manera, que un conducto vertical impulsaba el aire a otro conducto vertical que aspiraba este flujo de aire. Pero no ha dado buen resultado ya que por el efecto venturi también extraía el aire frío del interior de la cámaras, además siempre que pasaban las carretillas el flujo se interrumpía, creando otros problemas adicionales. Se montaron pocas unidades ya que aparte de ser caras no resolvían adecuadamente el problema.

También la empresa Fläkt, de Suecia, líder de la ventilación en todo los niveles, fundamentalmente en minería, propietaria de la empresa ABB, creó un sistema, más robusto pero que no conseguía los objetivos propuestos, ya que las velocidades de aire requeridas para las puertas de gran altura hacían que las pérdidas por renovaciones de aire no fueran tan espectaculares como ellos creían. Dejaron de ofrecer su producto aquí en España hace ya años.

F) Otro sistema es utilizado por la empresa Munters, GmbH, consiste en montar una especie de esclusa con dos puertas automáticas, que por medio de un sistema de aire caliente secado mediante un filtro rotativo de silica-gel, este sistema funciona bien mientras funciona el filtro pero consume una gran cantidad de energía ya que además de calentar el aire hay que calentar el filtro para quitarle la humedad que a las pocas horas se satura, se han montado pocas unidades ya que el sistema es muy caro y consume mucha energía.

G) Hay un sistema americano de la empresa HCR, que monta dos cortinas de lamas de apertura automática, que se acciona por un detector de proximidad, que calienta el aire mediante resistencias, funciona bien, pero su rendimiento varía con la altura de la puerta, ya que aunque hacen un calculo del sistema, la verdad es que hacen un producto muy estándar para todas las aplicaciones y esto no es válido en algunas ocasiones, por tanto, en algunas instalaciones las propias cortinas están llenas de hielo, además se forma hielo en el suelo de la cámara.

H) FRIGOCOMET, S.L., propone una esclusa con cuatro sistemas combinados, el primero de ellos es una calefacción del suelo de la cámaras en la entrada que es la "Sombra de la Puerta", que es lo que consideramos como la proyección hacia el interior de la puerta de la cámara.

La calefacción del primer sistema, que se hace mediante el calentamiento de glicol Etilénico al alta temperatura, recirculando el glicol caliente por un serpentín que está empotrado en la solera de rodadura, mediante una bomba de recirculación, llevando consigo un termostato en el seno del glicol que pone en marcha la resistencia eléctrica cuando la temperatura de la misma desciende por debajo de un valor prefijado.

El serpentín empotrado suele ser de la misma medida que la altura de la puerta.

El segundo sistema consiste en un mueble en forma de cabina, provisto de unas compuertas pivotantes dobles, de doble cortina abatibles de lamas, que se acciona mediante un detector de movimiento o de proximidad, ajustado a la altura del mástil de la carretillas. El espacio que hay entre las dos lamas es calentado mediante resistencias eléctricas que pueden ajustar la temperatura mediante un termostato electrónico de alta precisión, que además es termómetro digital. Llevando dos ventiladores centrífugos en su interior que mueven el aire en el interior del espacio que queda entre las dos compuertas, a fin de crear un espacio caliente que se retroalimenta por si mismo, ya que el aire sale por la parte inferior caliente que asciende por diferencia de densidades y es aspirado por el mismo sistema en la parte superior donde es calentado, volviéndose a impulsar por los ventiladores a los dos conductos verticales laterales, haciendo por lo tanto un circuito cerrado.

El tercer sistema es el aislamiento de todo el mueble, que evita que se consuma energía inútilmente disipándola al interior de la cámara por conducción a través de la pared de chapa del mueble. Esto unido a que montamos unas defensas muy robustas para evitar que las carretillas golpeen el mueble de acero inoxidable, ya que de no ser así, éste está muy expuesto y se puede averiar.

Además de estos tres sistemas, el cuarto sistema es la automatización de todo los mecanismos que integran el aparato, que se gobierna desde un cuadro eléctrico diseñado por al efecto y que hace un montón de maniobras con secuencias de acuerdo con los deseos del cliente o las necesidades de la cámara. El sistema será gobernado mediante un autómata programable para simplificar toda la automatización. Incluyendo un sistema de semáforo de dos colores, verde para permitir el paso y rojo para parar a la carretilla que haya llegado más tarde, para entrar o salir de la
cámara.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo previsto para la fabricación de esclusas de puertas para cámaras frigoríficas de temperatura negativa de funcionamiento automático para prevenir la formación de hielo en el pavimento y escarcha en los evaporadores y restantes superficies en dónde se ocasionan efectos indeseables, así como para prevenir las pérdidas frigoríficas que se originan en otros sistemas.

Este equipo de Esclusa se basa en el "principio de Watt" o de la "pared fría" y su finalidad es conseguir sensibles ahorros en energía eléctrica al mejorar el rendimiento del intercambio térmico de los evaporadores frigoríficos de las cámaras y también como consecuencia del acortamiento de la duración de los ciclos de desescarche y su frecuencia.

También se aumentarían las condiciones de seguridad y de economía de mantenimiento, ya que el deslizamiento sobre zonas de pavimento por la formación de las placas de hielo deja de existir, así como el riesgo de colisiones de carretillas y de resbalamiento de personas en un pavimento altamente deslizante.

Las cámaras frigoríficas son recintos en los que aislamos determinados géneros perecederos para su conservación, estos recintos son aislados mediante paneles tipo sándwich, de espumas de poliuretano, que tienen unas puertas para los accesos de las mercancías y las retiradas de las mismas.

Debido a las diferencias de temperaturas entre las cámaras y el exterior, se establecen unas diferencias de presiones, que hacen que el aire caliente fluya hasta el interior de la cámara y la humedad entre en la cámara por el Principio de Watt o de la Pared Fría, en la cual se condensa un vapor cuando esta superficie esta por debajo de la temperatura de punto de rocío, lo cual sucede muy acusadamente en las cámaras frigoríficas de temperaturas inferiores a 0ºC en las que se forma el hielo en forma de escarcha o nieve, que se adhiere al techo, paredes, evaporadores y cajas de cartón, paletas etc.

Para evitar este fenómeno natural y que esta de acuerdo con una ley física inexorable, se diseña el dispositivo objeto de la invención llamado esclusa NEVER-FROST, el cual reduce casi a la totalidad la entrada de aire caliente en las cámaras y por tanto la humedad y que están basadas en el "PRICIPIO DE WATT" ó "DE LA PARED FRIA".

En todas las Cámaras Frigoríficas de baja temperaturas que están en explotación, siempre existirá como punto de temperatura más baja, la superficie del evaporador que es el que enfría el recinto, ya que su temperatura normalmente está unos 10ºC por debajo de la temperatura ambiente que ya es muy fría a -20ºC o incluso temperaturas más bajas. En dichas superficies se dará la formación de escarcha, originada por el contenido de vapor de agua del aire ambiente, que se introduce desde el exterior a la apertura de su puerta, y si no existe algo que lo frene se producirá de una manera inexorable.

Como la principal aportación de vapor de agua es por la entrada de aire del exterior de la Cámara, que normalmente está casi saturado de humedad, se trata de solucionar esta entrada de vapor colocando una barrera en forma de esclusa que limite la entrada de aire caliente del exterior cargado de humedad y esto se consigue instalando el sistema de "esclusas never-frost" objeto de invención, que consiste en un equipo de calefacción en suelo por el sistema de suelo radiante y una doble compuerta combinada con una cortina especial de aire.

Todo el sistema funciona de manera automática, ya mediante sensores o sistemas manuales y automáticos. Se hace que las compuertas se abran al paso de las carretillas, pero no de las personas, ya que estas pueden atravesar las cortinas de una manera fácil, puesto que son de lamas de PVC, resistentes al frío.

Una vez que las carretillas con los géneros han atravesado la esclusa, esta se cierra de manea automática, por temporización con un tiempo que se puede programar, ya que depende de la longitud de la carretilla y de su carga.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Muestra en perspectiva de la esclusa completa con las cortinas de lamas abiertas, sin las defensas que la protegen.

Figura 2.- Muestra en perspectiva de la esclusa completa, incluyendo las defensa y el sistema de detección para la apertura de las puertas de forma automática.

Figura 3.- Cuadro eléctrico con mandos de señalización y maniobra.

Descripción de una forma de realización preferida

El equipo de la invención comprende varios sistemas que se complementan entre sí:

El primero de ellos es un fuerte marco de acero (11, 13, 12 y 17) que sirve de defensa de todo el conjunto, tanto en el exterior como en el interior, construido en perfiles de acero normalizados de tipo HEB, soldados, de 240 mm., que está anclado al suelo de la cámara (8), tanto por el interior como por el exterior. Se entregan con una mano de imprimación y dos de acabado con unas franjas de colores normalizados de contraste para que no se golpeen contra ellas las carretillas, y que además en el caso de que se golpeen, son muy resistentes y absorben estos impactos accidentales.

El segundo sistema es la calefacción por suelo radiante de la solera de la puerta de la cámara por su interior (15) que ocupa toda la anchura de la puerta y una sombra de la mitad de la altura de la misma, es decir, que si la puerta tiene cuatro metros de altura, son dos metros los que tiene de sombra. Esta calefacción se produce mediante la circulación de glicol etilénico con una concentración para una congelación de -32ºC en las cámaras de hasta -25ºC.

El tercer sistema consiste en una cabina isoterma construida con paneles frigoríficos (2) en el exterior formando un marco alrededor de la puerta a proteger. En el interior se estructura con un puente de acero inoxidable (1 y 3) que hace de soporte de todos los mecanismos situados en la parte superior (3) y los sistemas de apertura y cierre (4), que dispone de una cortina de aire caliente entre dos cortinas móviles de lamas transparente (5 y 18).

El aire es calentado por unas resistencias eléctricas y un sistema de extracción de aire de entrada situado en la caja de mecanismos (3). Este es expulsado al interior de la puerta esclusa a través de la rejilla difusora (9).

Las cortinas tienen un sistema de apertura automático de tipo de va-y-ven, que se abren al paso de una carretilla y se cierran una vez que ésta ha pasado, debido a la instalación de un sensor de presencia (14), que envía una señal al cuadro eléctrico (7) (fig. 3) de la esclusa que gobierna la apertura y cierre de las cortinas.

El cuarto sistema es el cuadro eléctrico (7) normalmente instalado en el exterior de la puerta de la cámara y situada en el propio frente de la puerta, al lado contrario de la apertura en el cual se encuentran todos los arrancadores y automatismos. El cuadro eléctrico es una caja con una puerta de apertura al frente, provisto de cierre por pestillo, construido en plástico y con la protección IP-64, en el frente se encuentran todos los equipo de mando, señalización y maniobra (21), el cuadro esta construido de acuerdo con la legislación de la UE, y cumple el Reglamento de Baja Tensión.

El emplazamiento de la esclusa, es el hueco de la puerta corredera de la cámara frigorífica, que se debe de colocar en el interior de la misma para ser más efectiva.

Aplicación industrial

Este mecanismo permite la mejora de los sistemas actuales de conservación en cámaras frigoríficas.

Las aplicaciones concretas e intereses industriales de la utilización de este tipo de esclusas son los siguientes:

Ahorro energético: el ahorro energético se debe a que las esclusas never-frost reducen la entrada de vapor de agua a la cámara, por lo que disminuye la carga térmica por el calor latente de la congelación de esta agua en forma de vapor.

Aumento del rendimiento del equipo frigorífico: el aumento del rendimiento del equipo frigorífico viene dado porque al tener menos escarcha el evaporador, el coeficiente global de transmisión "k" se mantiene constante y esto hace que el evaporador trabaje menos tiempo, por lo que los ventiladores trabajan menos horas, lo cual hace que el compresor también trabaje menos, pero en el tiempo que trabaja produce más kcal/kw-h consumido.

Menos tiempo de desescarche: se debe a que al acumular menos escarcha, además de trabajar menos, el evaporador necesita menos tiempo para fundir esta escarcha por lo cual también se aportara menos calor a la cámara, que hace también que funcionen menos horas los compresores.

Supresión de accidentes laborales: ausencia de accidentes laborales por resbalamiento o por patinaje de las carretillas al no formarse placas de hielo en el piso.

Entrada libre de obstáculos para las carretillas: se debe a que las puertas de la esclusa se abren automáticamente al paso de la carretilla muy rápidamente no como ocurre con las lamas de las puertas convencionales, que es una solución más barata pero menos eficaz.

Claims (1)

1. Dispositivo de esclusa de cámaras frigoríficas para prevenir la formación de hielo y las pérdidas de energía en las cámaras frigoríficas que se producen cuando las puertas de las cámaras se abren para cargar y descargar las mismas, que comprende:

1) Mueble construido en acero inoxidable, para evitar oxidaciones.

2) Sistema de accionamiento de compuertas por motor-reductor, con aceite lubricante para bajas temperaturas, evitando sistema de accionamiento hidráulico, además permite por el accionamiento de transmisiones, eje, rodamientos, piñón, cadenas y vis-sinfín, unas 300.000 maniobras a lo largo de su vida. Pudiendo sobrepasar 10 a 15 años de vida.

3) Compuerta de lamas transparentes de PVC.

4) Regulación de velocidad y tiempos de apertura de puertas.

5) Aislamiento mediante paneles sándwich de Polisociunarato, con resistencia al fuego tipo M-1.

6) Detección del objeto móvil que entra mediante un detector de movimiento y proximidad.

7) Contador de número de maniobras de aperturas.

8) Resistencias de caldeo reguladas mediante termostato electrónico.

9) Secuencias de funcionamiento de acuerdo con programas preestablecidos pero que se pueden cambiar fácilmente.

10) Sistema de calefacción de solera de la puerta de la cámara mediante un circuito de glicol etilénico-agua, con un punto de congelación de -32ºC, para evitar que pueda existir congelación del fluido caloportador en cámaras que trabajan a -25ºC.

11) Calefacción de la solera de la puerta de la cámara que es denominada "Sombra de la Puerta" (misma longitud que altura tiene la puerta de la cámaras), para evitar formación de hielo y escarcha en la entrada. Evitando accidentes laborales.

12) Automatización de la apertura de la puerta de la cámara combinada con la esclusa, de tal manera que la esclusa esté trabajando en "stand-by" cuando la puerta frigorífica principal esté cerrada y que se ponga a trabajar tan pronto se abra la puerta principal.

13) Defensa de perfiles normalizados de acero, para proteger la cabina de acero inoxidable por el interior y el exterior.

14) Semáforo de automatización de paso de entrada o salida de carretillas. Formado por dos pilotos de alta visibilidad uno en color verde y otro en color rojo, que se accionan por la maniobra de la esclusa. Están situados tanto en interior como en el exterior en el frente de la esclusa donde el conductor de la carretilla los vea bien.

Se desea proteger esencialmente la utilización del conjunto, el uso del sistema formado por esclusa de puertas automáticas, la recirculación del aire en la propia esclusa, la calefacción de la solera, las defensas, la automatización y los semáforos que impidan dos accesos simultáneos.