ES2965038T3 - Sistema que permite la extracción automática de gases fríos en un armario de ultracongelación que funciona con un fluido criogénico - Google Patents

Sistema que permite la extracción automática de gases fríos en un armario de ultracongelación que funciona con un fluido criogénico Download PDF

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ES2965038T3 ES17702424T ES17702424T ES2965038T3 ES 2965038 T3 ES2965038 T3 ES 2965038T3 ES 17702424 T ES17702424 T ES 17702424T ES 17702424 T ES17702424 T ES 17702424T ES 2965038 T3 ES2965038 T3 ES 2965038T3
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Abstract

La invención se refiere a un gabinete utilizado para congelar o almacenar alimentos, productos médicos o biológicos, utilizando un fluido criogénico como fluido refrigerante, siendo dicho gabinete del tipo que está: provisto de uno o más ventiladores de convección ubicados en el recinto del gabinete y capaz de mover el aire dentro del gabinete y así contribuir al intercambio térmico que se produce en el mismo; y provisto de un sistema para extraer los gases formados en el recinto del gabinete debido a la vaporización de dicho fluido criogénico, incluyendo dicho sistema de extracción un tubo de extracción (1) que se conecta a una pared del gabinete y une el recinto con el exterior; caracterizado porque incluye una trampilla (2), situada en dicha pared, en el punto de entrada del tubo de extracción en el armario, y prolongándose hacia el interior del armario, permitiendo la forma, posición y dirección de dicha trampilla desviar total o parcialmente de la turbulencia (3) creada por el o dichos ventiladores de convección hacia el tubo de extracción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema que permite la extracción automática de gases fríos en un armario de ultracongelación que funciona con un fluido criogénico
La presente invención se refiere al campo de los armarios utilizados para ultracongelar o almacenar productos alimenticios, productos médicos o biológicos, que utilizan gas criogénico como fluido refrigerante, y más particularmente se refiere al sistema de extracción de gas que equipa dichos armarios y que es un elemento importante de los mismos.
De hecho, cabe recordar que, cuando la cabina está en funcionamiento, se enfría gracias a la inyección de un fluido criogénico tal como nitrógeno líquido o CO<2>líquido en la cámara cerrada del aparato, este fluido es la fuente de frío y su transición del estado líquido al estado gaseoso va acompañada de un fenómeno de expansión de gas. Este gas licuado se vaporiza en la cámara y luego debe evacuarse de la máquina al exterior del local de producción.
Para ello se suele utilizar un tubo de extracción (una especie de chimenea) que conecta la cámara con el exterior del edificio. A continuación, el gas se escapa de forma natural de la cámara hacia el exterior. El ligero exceso de presión creado en la cámara permite que el gas circule hacia el exterior de la cámara.
En otros casos, los gases se ponen en circulación de forma activa. Entonces, en este tubo se instala una extracción activa (ventilador, turbina, etc.) que permite la aspiración de los gases hacia el exterior.
Cuando el armario es nuevo y funciona correctamente, el sistema arriba descrito funciona muy bien.
En cambio, después de un cierto período de tiempo, las condiciones de funcionamiento se desvían ligeramente del funcionamiento ideal. De hecho, se puede observar que, con el tiempo, las juntas de la o las puertas de los armarios criogénicos se vuelven menos herméticas, ya que ningún material resiste las temperaturas muy bajas de los ultracongeladores criogénicos sin volverse finalmente rígido o quebradizo. Entonces dejan pasar una cantidad mayor o menor de gas, lo que, en los casos más extremos, puede provocar anoxia (falta de oxígeno) o intoxicación (dióxido de carbono) del personal presente en el local de producción.
Para evitarlo, los sitios se ven obligados a cambiar las juntas con mucha frecuencia, lo que en la práctica, hemos de admitir, no se hace, y los armarios de ultracongelación criogénicos funcionan con juntas imperfectas.
Cuando los locales de producción están debidamente ventilados, se puede considerar que esta pequeña fuga de gas provocada por juntas imperfectas no supone un problema crítico, las fugas de gas se ventilan gracias a la ventilación del local y la instalación puede funcionar de forma segura.
En cambio, cuando la ventilación del local de producción no permite evacuar esta fuga de gas hacia el exterior, se suelen utilizar dos soluciones:
- La primera solución consiste en instalar un sistema de calefacción permanente para las juntas con el fin de evitar que bajen demasiado de temperatura y pierdan sus propiedades elásticas. De este modo, las juntas permanecen flexibles y herméticas durante más tiempo que cuando están sometidas a las bajas temperaturas. Por lo tanto, el problema de la fuga se retrasa sin eliminarlo, lo que a veces puede resultar conveniente. Sin embargo, esta técnica tiene un coste importante.
- La segunda solución consiste en instalar una extracción activa (ventilador en el tubo de extracción, véase más arriba), que permitirá crear un vacío dentro de la cámara criogénica. Por lo tanto, las fugas observadas en las juntas de las puertas ya no darán como resultado una salida de gas en el local de producción, sino una entrada de aire en la cámara de ultracongelación. Entonces, el ultracongelador ya no deja salir gas al local de producción y la pequeña entrada de aire al aparato no perturba en modo alguno el procedimiento de ultracongelación en la medida en que esta entrada de aire permanece en un nivel limitado.
Por lo tanto, para compensar la estanqueidad imperfecta de las juntas de las puertas y eliminar el problema de fuga de gas asociado, se instala una extracción activa. Esta última consiste en un ventilador instalado en el tubo de extracción, una fuente de alimentación eléctrica y un sistema de control que activa su funcionamiento cuando es necesario. Todo ello con un coste significativo en el coste total de la instalación de ultracongelación y, cuando sea posible, el sitio de producción siempre preferirá una instalación sin extracción activa.
Por el documento US4344291A se conoce un armario según el preámbulo de la reivindicación 1 adjunta. El documento FR2979697A1 describe un túnel de refrigeración mediante fluido criogénico que comprende compuertas en la entrada y en la salida.
Como se verá con mayor detalle a continuación, la presente invención busca proponer una solución técnica cuyo objetivo consiste en superar el problema de las juntas de las puertas en armarios criogénicos, a un coste insignificante.
Para ello se propone utilizar los ventiladores presentes de forma natural en los armarios de ultracongelación (la función principal de estos ventiladores consiste en agitar el aire en el armario y contribuir así al intercambio de calor que allí se produce) de tal manera que sigan desempeñando esta función principal pero también desempeñen una función de extracción activa de gases al exterior.
La solución propuesta incluye una compuerta (compuerta cuyo coste es insignificante), situada en la entrada del tubo de extracción al armario de ultracongelación, y que se extiende hacia el interior del armario, y cuya forma, posición y orientación permiten aprovechar la turbulencia creada por los ventiladores. Cuando los ventiladores están en funcionamiento, la turbulencia creada es desviada parcialmente por la compuerta hacia el tubo de extracción, empujando así los gases hacia el exterior de la cámara y creando así un vacío dentro de la cámara de ultracongelación.
La forma y la orientación de esta compuerta se elegirán según el tipo de los ventiladores utilizados en el armario y su sentido de funcionamiento (en sentido horario o antihorario).
Además, esta compuerta debe diseñarse para perturbar lo menos posible el proceso de ultracongelación del armario (estudiado, por ejemplo, mediante modelización o simplemente mediante pruebas en un armario real), en particular para verificar que la compuerta proporciona el efecto deseado, que consiste en crear un vacío dentro del armario, que la compuerta no perturbe excesivamente la circulación de aire en la celda y que no degrade el coeficiente de transferencia de calor en el armario de ultracongelación.
Las figuras adjuntas ilustran cuatro ejemplos de realización de estas compuertas, dependiendo de si la extracción está situada en la parte inferior o en la parte superior del armario de ultracongelación y dependiendo de si los ventiladores giran en sentido horario o antihorario.
- En la figura 1 adjunta, se puede ver (en la vista izquierda, el tubo de extracción no equipado con una compuerta) que la turbulencia creada por los ventiladores pasa por delante de la entrada del tubo de extracción (situado en la parte inferior del armario), mientras que luego, utilizando la compuerta situada en la entrada del tubo de extracción hacia el interior del armario de ultracongelación (visto desde el centro), al menos parte de la turbulencia se precipita a la entrada del tubo de extracción (vista derecha). En este caso, la compuerta tiene la forma de un “clasificador” o “cucharón”.
- En la figura 2 adjunta, se puede ver (en la vista izquierda, el tubo de extracción no equipado con una compuerta) que aquí de nuevo la turbulencia creada por los ventiladores pasa por delante de la entrada del tubo de extracción, y que entonces, con ayuda de la compuerta situada en la entrada del tubo de extracción hacia el interior del armario de ultracongelación (visto desde el centro), al menos parte de la turbulencia se precipita a la entrada del tubo de extracción (vista derecha). Aquí, la compuerta también tiene la forma de un “clasificador” o “cucharón”.
- La figura 3 adjunta ilustra una situación de funcionamiento de los ventiladores en sentido horario, y en la que la extracción está situada en la parte superior del armario de ultracongelación. Una vez más, gracias a la compuerta situada en la entrada del tubo de extracción al interior del armario de ultracongelación (visto desde el centro), al menos parte de la turbulencia se precipita a la entrada del tubo de extracción (vista derecha). En este caso, la compuerta tiene forma de cilindro truncado.
- La figura 4 adjunta ilustra una situación de funcionamiento de los ventiladores en sentido antihorario, y en la que la extracción está situada de nuevo en la parte superior del armario de ultracongelación. Una vez más, gracias a la compuerta situada en la entrada del tubo de extracción al interior del armario de ultracongelación (visto desde el centro), al menos parte de la turbulencia se precipita a la entrada del tubo de extracción (vista derecha). En este caso, el obturador tiene la forma de un “tubo acodado”.
Se entenderá bien que las formas de las compuertas aquí ilustradas son solo ejemplos ilustrativos de la invención y, por lo tanto, se podrán usar otras formas, pero también invertir las formas en los casos arriba enunciados (por ejemplo, se puede usar un tubo acodado en la configuración de la figura 1).
La invención se refiere entonces a un armario utilizado para ultracongelar o almacenar productos alimenticios, médicos o biológicos, utilizando un fluido criogénico como fluido refrigerante, un armario del tipo:
- equipado con uno o más ventiladores de convección situados en la cámara del armario y capaces de agitar el aire del interior del armario y contribuir así al intercambio de calor que tiene lugar allí;
- y equipado con un sistema de extracción de los gases formados en la cámara del armario debido a la vaporización de dicho fluido criogénico, comprendiendo dicho sistema de extracción un tubo de extracción que se conecta a una pared del armario y que conecta la cámara con el exterior;
caracterizado por que incluye una compuerta, situada en dicha pared, en la entrada del tubo de extracción en el armario, y que se extiende hacia el interior del armario, compuerta cuya forma, posición y orientación permiten desviar toda o parte de la turbulencia creada por dicho o dichos ventiladores de convección hacia el tubo de extracción.
Las pruebas realizadas con un sistema de acuerdo con uno de los ejemplos arriba mencionados han arrojado excelentes resultados:
- El vacío creado en la cámara se puede ajustar cambiando la velocidad de los ventiladores y puede llegar hasta 200 Pa (2 mbar).
- Este dispositivo realiza una acción comparable a la de un extractor activo (ventilador instalado en el conducto de extracción) tal como se pone en práctica según la técnica anterior, pero sin un ventilador activo y sin los costes asociados (el coste de la compuerta utilizada aquí es simplemente insignificante).
- En la práctica, esto permite operar de forma segura y en cualquier situación, con juntas de puerta imperfectas y sin fugas de gas en el local de producción.
- El proceso de ultracongelación no se altera.
- Este sistema es adecuado para armarios de ultracongelación que funcionan con nitrógeno líquido o CO<2>líquido.
Resultará especialmente útil para aplicaciones que funcionan con CO<2>, ya que, en este caso, incluso las fugas de gas mínimas suelen tener un fuerte impacto en el taller de producción y rara vez son tolerables.

Claims (1)

REIVINDICACIONES
1. Armario para la ultracongelación o almacenamiento de productos alimenticios, médicos o biológicos, utilizando un fluido criogénico que se vaporiza en la cámara cerrada del armario como fluido refrigerante, armario del tipo: - equipado con uno o más ventiladores de convección situados en la cámara del armario y capaces de agitar el aire del interior del armario y contribuir así al intercambio de calor que tiene lugar allí;
- y equipado con un sistema de extracción de los gases formados en la cámara del armario debido a la vaporización de dicho fluido criogénico, comprendiendo dicho sistema de extracción un tubo de extracción (1) que se conecta a una pared del armario y que conecta la cámara con el exterior;
caracterizado por que incluye una compuerta (2), situada en dicha pared, en la entrada del tubo de extracción en el armario, y que se extiende hacia el interior del armario, compuerta cuya forma, posición y orientación permiten desviar toda o parte de la turbulencia (3) creada por dicho o dichos ventiladores de convección hacia el tubo de extracción.
ES17702424T 2016-01-13 2017-01-10 Sistema que permite la extracción automática de gases fríos en un armario de ultracongelación que funciona con un fluido criogénico Active ES2965038T3 (es)

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