OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE REFRIGERACIÓN Y MEJORA DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE

Planta de fabricación de cereales en Montreal, Quebec.

Ingeniería de procesos • Análisis térmico • Optimización del flujo de aire • Diseño de sistemas de ventilación • Fabricación e instalación • Validación de procesos • Mejora de la inversión de capital

SE EVITÓ UNA INVERSIÓN DE APROXIMADAMENTE $55,000 EN REFRIGERACIÓN

Análisis de procesos | Sistema de distribución de aire personalizado | Implementación física | Rendimiento validado

ExtremeTech fue contratada inicialmente para evaluar e implementar una solución de refrigeración con una inversión de capital prevista de aproximadamente 55.000 dólares.

Antes de proceder con el sistema de refrigeración, evaluamos el proceso existente para determinar si la refrigeración era realmente necesaria. Se estudiaron las temperaturas del producto, los requisitos de enfriamiento, el flujo de aire, la configuración de los racks, la capacidad de los ventiladores y la distribución del aire en condiciones reales de producción.

El análisis demostró que la principal limitación no era la falta de capacidad de refrigeración, sino la distribución ineficiente del flujo de aire a través de las estanterías de los productos.

En lugar de seguir adelante con la inversión en refrigeración propuesta, diseñamos, construimos e implementamos un nuevo sistema de ventilación y distribución de aire utilizando ventiladores, aletas direccionales, deflectores y guías de flujo de aire debidamente seleccionados para distribuir el aire de refrigeración de manera más eficaz en cada bandeja.

Se logró el rendimiento de refrigeración requerido con una fracción de la inversión prevista inicialmente, evitando al mismo tiempo la complejidad adicional, el consumo de energía y los requisitos de mantenimiento asociados con un sistema de refrigeración convencional.

EL DESAFÍO

Tras el horneado, el producto de cereales se distribuyó en bandejas y se colocó en estanterías móviles para su enfriamiento antes de pasar a la siguiente etapa de producción.

El sistema de refrigeración existente se basaba en ventiladores de aire ambiente convencionales. Si bien el aire circulaba por los racks, el rendimiento de la refrigeración era inconsistente y más lento de lo deseado.

Se identificaron varios problemas:

• El tiempo de enfriamiento fue más largo de lo necesario.

• El flujo de aire no se dirigió correctamente a través del rack.

• Algunas bandejas recibieron un flujo de aire significativamente mayor que otras.

• La temperatura del producto varió dependiendo de la posición de la bandeja y del estante.

• Una parte del flujo de aire del ventilador pasó completamente por alto el producto.

• La potencia del ventilador existente no se estaba utilizando de manera eficiente.

• El rendimiento de refrigeración no se había cuantificado mediante mediciones de temperatura y flujo de aire.

• El sistema de refrigeración propuesto representaba una inversión de capital de aproximadamente 55.000 dólares.

• La refrigeración también implicaría un mayor consumo de energía, mayores requisitos de mantenimiento y una mayor complejidad del sistema.

El objetivo era determinar si el rendimiento de refrigeración requerido podía lograrse mediante un sistema de flujo de aire mejor diseñado antes de comprometerse con una inversión de capital importante.

SOLUCIONES DE INGENIERÍA

01 | EVALUACIÓN DE PROCESOS EXISTENTES

Comprender la limitación real de la refrigeración

El estudio incluyó:

• Estado del producto después del horneado

• Carga y distribución del producto en bandejas

• Dimensiones y espaciado de las bandejas

• Configuración del rack

• Ciclo de refrigeración existente

• Temperatura ambiente

• Temperatura del producto durante todo el proceso de enfriamiento

• Ubicaciones y capacidad de los ventiladores existentes

• Rutas de flujo de aire alrededor y a través de los racks

• Variación de temperatura entre las posiciones de la bandeja

Esto permitió establecer una base de referencia medible y ayudó a identificar dónde se estaba perdiendo rendimiento de refrigeración.

La evaluación demostró que simplemente añadir aire más frío no resolvería necesariamente el problema de fondo. Primero era necesario distribuir adecuadamente el flujo de aire disponible por todo el producto.

02 | ANÁLISIS DE PRODUCTO Y TEMPERATURA

Determinación de las necesidades reales de refrigeración

Se midieron las temperaturas de los productos durante todo el ciclo de enfriamiento para comprender cómo se eliminaba el calor y cómo variaba el rendimiento de la refrigeración en las distintas secciones del bastidor.

El análisis consideró:

• Temperatura inicial del producto

• Velocidad de enfriamiento a lo largo del tiempo

• Temperatura objetivo del producto

• Variación de temperatura entre bandejas

• Variación de temperatura entre las posiciones superior, media e inferior del estante.

• Efecto de las condiciones ambientales

• Tiempo de enfriamiento necesario para la siguiente etapa de producción.

Esto permitió definir los requisitos de refrigeración utilizando datos reales del proceso en lugar de suposiciones.

03 | ESTUDIO DE FLUJO DE AIRE

Cómo identificar dónde se estaba perdiendo capacidad de los ventiladores

Se estudió la disposición existente de los ventiladores para determinar cómo se movía realmente el aire alrededor y a través de los estantes cargados.

La evaluación incluyó:

• Volumen de aire

• Velocidad del aire

• Capacidad de presión estática del ventilador

• Resistencia del rack

• Espacio entre bandejas

• Exposición del producto al flujo de aire

• Derivación de aire alrededor del rack

• Zonas de recirculación

• Zonas de bajo caudal y zonas muertas

• Diferencias en el flujo de aire entre los niveles de la bandeja

El estudio demostró que la distribución del aire era la principal limitación para el rendimiento de la refrigeración.

Una parte importante de la capacidad de ventilación disponible no contribuía eficazmente a la refrigeración del producto porque el flujo de aire no se dirigía a través de cada nivel de la bandeja.

04 | DISEÑO DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE A MEDIDA

Convertir el análisis en una solución física

Basándose en el estudio del flujo de aire y la temperatura, ExtremeTech diseñó un nuevo sistema de distribución de ventiladores específicamente para la configuración de bastidores y bandejas.

La solución se centró en dirigir un flujo de aire útil directamente hacia el producto, en lugar de simplemente aumentar el movimiento general del aire en la zona.

El diseño incluía:

• Selección de la capacidad de ventilador adecuada

• Posicionamiento optimizado del ventilador

• Compuertas de aire direccionales

• Deflectores de distribución de aire

• Paneles de guía de flujo

• Características para reducir el desvío del flujo de aire

• Distribución mejorada entre los niveles de las bandejas

• Elementos de flujo de aire ajustables para equilibrar

• Estructuras de soporte y montaje mecánico

El diseño creó una trayectoria de flujo de aire controlado que dirigía el aire hacia cada bandeja a lo largo del rack, mejorando significativamente el uso de la potencia disponible del ventilador.

05 | FABRICACIÓN E INSTALACIÓN

Ofreciendo la solución de ingeniería

ExtremeTech no se limitó al estudio de ingeniería.

El proyecto avanzó desde el análisis y el diseño hasta la fabricación, instalación y puesta en marcha de la mejora del sistema de refrigeración físico.

El sistema entregado incluía:

• Conjuntos de ventiladores

• Estructuras de montaje del ventilador

• Aletas direccionales

• Deflectores de distribución de aire

• Paneles de guía de aire

• Soportes mecánicos

• Componentes de dirección de flujo

• Posicionamiento y ajuste in situ

• Integración con el proceso de producción existente

Esto convirtió el concepto de ingeniería en una solución de producción práctica sin necesidad de realizar cambios importantes en la distribución existente de la planta.

06 | EQUILIBRIO Y PUESTA EN MARCHA DEL FLUJO DE AIRE

Dirigir el aire correctamente a través de cada bandeja

Tras la instalación, el sistema de flujo de aire se puso en marcha y se ajustó en condiciones reales de funcionamiento.

El trabajo incluyó:

• Ajustes de posicionamiento del ventilador

• Verificación de la dirección del aire

• Ajuste de aletas y deflectores

• Reducción del flujo de aire

• Eliminación de zonas de bajo caudal

• Mejora del flujo de aire en las bandejas superior, media e inferior.

• Equilibrio del flujo de aire entre las posiciones de la parrilla

• Verificación de que el aire pasó a través de la zona del producto en lugar de rodearla.

Esta fase de puesta en marcha garantizó que la capacidad de ventilación instalada se convirtiera en una refrigeración eficaz y uniforme del producto.

07 | PRUEBAS Y VALIDACIÓN DE PROCESOS

Confirmación del resultado en condiciones de producción

El sistema completo se probó durante la producción normal para verificar que la mejora del flujo de aire lograra el rendimiento de refrigeración requerido.

La validación incluyó:

• Control de la temperatura del producto

• Medición del tiempo de enfriamiento

• Comparación entre posiciones de la bandeja

• Temperatura del producto final

• Uniformidad de enfriamiento

• Cobertura del flujo de aire

• Repetibilidad entre lotes

• Observación de la calidad del producto

Se realizaron ajustes hasta que el sistema produjo un rendimiento estable y repetible.

La configuración final logró con éxito el resultado de enfriamiento requerido utilizando un flujo de aire ambiente optimizado en lugar de refrigeración mecánica.