Calor sensible: la influencia en el consumo energético de las cámaras frigoríficas

En una cámara frigorífica industrial, o en cualquier proceso de enfriamiento que requiera del consumo de energía, se lleva a cabo un proceso de transmisión de calor. En las cámaras frigoríficas el objetivo es evacuar el calor de la cámara, para así, poder mantenerla a la temperatura adecuada requerida, por ejemplo, para conservar alimentos en su interior.

El concepto de calor

Se designa con el nombre de calor (Q) a la energía en tránsito que fluye desde una parte de un sistema a otra o de un sistema a otro, y depende únicamente de una diferencia de temperatura.
Existen dos tipos de calor, calor sensible y calor latente.

El calor sensible

Calor sensible es aquel que un cuerpo o sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurran cambios en su estructura que den lugar a un cambio de estado físico. Esto implica que no se producen cambios de estado como la congelación o la evaporación.

El calor absorbido o cedido depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como referencia la temperatura de 0 ºC. Es importante considerar que, si aumenta la presión, también lo hace el calor sensible y a menor presión, disminuye el calor sensible.

• El flujo de calor sensible

Si se calienta una sustancia que tiene una temperatura inferior a su punto de ebullición, por ejemplo, agua, esta absorbe calor y aumenta su temperatura en forma de calor sensible, hasta alcanzar el punto de ebullición correspondiente a la presión a que esté sometida. En el proceso de evaporación, la temperatura se mantiene constante, de tal forma que se detiene el ascenso de la temperatura y cualquier cantidad adicional de calor que se le suministre ya no aumentará la temperatura.

Esto mismo sucede en el proceso de enfriamiento de un producto que entra en una cámara frigorífica, mientras disminuye su temperatura hasta alcanzar su punto de congelación. En el punto de congelación se produce un cambio de fase (pasa a estado sólido, congelado el producto), absorbiendo en este proceso el sistema de frío de la cámara calor latente de congelación. Una vez que el producto ya está congelado, si se requiere enfriarlo más, se vuelve a producir un proceso de extracción de calor sensible, ya que no hay cambio de estado (el material sigue congelado).

Para entender fácilmente este proceso de transmisión de calor podemos fijarnos en un caso de calentamiento de agua: cuando se calienta agua a presión atmosférica, esta absorbe calor sensible y su temperatura se eleva progresivamente, hasta que comienza a hervir, estabilizándose entonces a 100 ºC.

En el caso de que nos encontremos a presión inferior a la atmosférica entonces el agua comenzará a hervir a temperatura inferior a 100 ºC, pues el punto de ebullición disminuye, requiriendo menos calor sensible para alcanzar este punto a partir del cual el calor suministrado recibirá el nombre de calor latente. Esto sucede por ejemplo en zonas de elevada altitud en comparación con zonas a nivel del mar.

El calor sensible en los productos a enfriar en cámaras frigoríficas

Cuando se introduce un producto en una cámara frigorífica y se requiere llevar a cabo un proceso de enfriamiento, para alcanzar la temperatura deseada, se produce un fenómeno de transmisión de calor sensible. Este calor es evacuado usando la máquina de compresión de vapor que refrigera la cámara, y el consumo energético será mas elevado cuanto mayor sea la temperatura del producto introducido en la cámara.

La importancia de reducir la necesidad de enfriamiento

En las cámaras frigoríficas, como medida de reducción de demanda de refrigeración, un aspecto importante es optimizar la temperatura a la que los productos se introducen en la cámara. A medida que estos se encuentren a más temperatura, se requerirá mayor transferencia de calor sensible para enfriarlos y por lo tanto, aumentará el consumo energético.

En el caso de productos alimentarios, por ejemplo, una medida importante de ahorro energético es enfriar previamente, con sistemas gratuitos, los productos a introducir. Un caso habitual es la recolección de frutas en el campo, que se encuentran a temperatura elevada. Si se colocan previamente de introducirse en la cámara en una zona de sombra, o se recolectan de noche, se reduce notablemente el consumo energético. Medidas tan sencillas como estas ayudan a reducir el consumo de energía con una inversión nula o muy baja.