Procesado y conservacin de los alimentos

Procesado y conservacin de los alimentos1INTRODUCCIN

Procesado y conservacin de los alimentos,mecanismosempleados para proteger a los alimentos contra los microbios y otros agentes responsables de su deterioro para permitir su futuro consumo. Los alimentos en conserva deben mantener un aspecto, sabor y textura apetitosos as como su valor nutritivo original.

Haymuchosagentesque pueden destruir las peculiaridades sanas de la comida fresca. Los microorganismos, como las bacterias y los hongos, estropean los alimentos con rapidez. Las enzimas, que estn presentes en todos los alimentos frescos, son sustancias catalizadoras que favorecen la degradacin y los cambios qumicos que afectan, en especial, la textura y el sabor. El oxgeno atmosfrico puede reaccionar con componentes de los alimentos, que se pueden volver rancios o cambiar su color natural. Igualmente dainas resultan las plagas de insectos y roedores, que son responsables de enormes prdidas en las reservas de alimentos. No hay ningn mtodo de conservacin que ofrezca proteccin frente a todos los riesgos posibles durante un periodo ilimitado de tiempo. Los alimentos enlatados almacenados en la Antrtida cerca del polo sur, por ejemplo, seguan siendo comestibles al cabo de 50 aos, pero esta conservacin a largo plazo no puede producirse en el clido clima de los trpicos. Adems del enlatado y la congelacin, existen otros mtodos tradicionales de conservacin como el secado, la salazn y el ahumado. La desecacin por congelacin o liofilizacin es un mtodo ms reciente. Entre las nuevas tcnicas experimentales se encuentran el uso de antibiticos y la exposicin de los alimentos a la radiacin nuclear.

2ENVASADO

Photo Researchers, Inc./Jeff Greenberg

Envasado de pescado

En la imagen, trabajadoras en una planta de envasado y conserva de sardinas.

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Elprocesodeenvasado recibe a veces el nombre de esterilizacin porque el tratamiento por calor al que se somete a los alimentos elimina todos los microorganismos que pueden echarlos a perder, as como aquellos que pueden ser perjudiciales para la salud como las bacterias patgenas y aquellas que producen toxinas letales. La mayora de las operaciones de envasado comercial se basan en el principio de que la destruccin de bacterias se decuplica por cada 10C de incremento en la temperatura. Los alimentos expuestos a temperaturas elevadas durante unos pocos minutos o segundos conservan una mayor parte de su sabor natural. En el proceso Flash 18, un sistema continuo, los alimentos se esterilizan casi de forma instantnea en una cmara a presin para impedir que hiervan al ser introducidos en los recipientes. No es necesaria esterilizacin ulterior alguna.

3CONGELACIN

Aunqueelhombreprehistrico almacenaba la carne en cuevas de hielo, la industria de congelados tiene un origen ms reciente que la de envasado. El proceso de congelacin fue utilizado comercialmente por primera vez en 1842, pero la conservacin de alimentos a gran escala por congelacin comenz a finales del siglo XIX con la aparicin de la refrigeracin mecnica.

Lacongelacinconserva los alimentos impidiendo la multiplicacin de los microorganismos. Dado que el proceso no destruye a todos los tipos de bacterias, aquellos que sobreviven se reaniman en la comida al descongelarse y a menudo se multiplican mucho ms rpido que antes de la congelacin. Para ms informacin sobre este proceso, vase Congelacin.

4SECADO Y DESHIDRATACIN

Oxford Scientific Films/Doug Allan

Secaderos de bacalao

El secado de la fruta, el pescado o la carne es un excelente mtodo de conservacin. Reduce el volumen del producto en un 50%, y su peso en un 80%, por eliminacin gradual del agua. La deshidratacin impide el deterioro al inhibir el crecimiento de los microorganismos y reduce o detiene la actividad enzimtica y las reacciones qumicas. Los alimentos desecados se conservan casi indefinidamente, siempre y cuando no sean rehidratados.

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Aunqueambostrminos se aplican a la eliminacin del agua de los alimentos, en la tecnologa de los alimentos el trmino secado se refiere a la desecacin natural, como la que se obtiene exponiendo la fruta a la accin del sol, y el de deshidratacin designa el secado por medios artificiales, como una corriente de aire caliente. En la desecacin por congelacin o liofilizacin, se someten alimentos congelados a la accin del vaco en una cmara especial hasta lograr la sublimacin de la mayor parte de su contenido en agua. La eliminacin del agua ofrece una excelente proteccin frente a las causas ms comunes de deterioro de los alimentos. Para ms informacin sobre este proceso, vase Deshidratacin.

5MTODOS DIVERSOS

Sepuedenusarotrosmtodos o combinaciones de mtodos para conservar los alimentos. La salazn del pescado y el cerdo es una prctica muy antigua. La sal penetra en los tejidos y, a todos los efectos, fija el agua, inhibiendo as el desarrollo de las bacterias que deterioran los alimentos. Otro mtodo muy empleado es el ahumado, que se utiliza a menudo para la conservacin del pescado, el jamn y las salchichas. El humo se obtiene por la combustin de madera, con una aportacin limitada de aire. En este caso, parte de la accin preservadora se debe a agentes bactericidas presentes en el humo, como el metanal y la creosota, as como por la deshidratacin que se produce durante el proceso. El ahumado suele tener como finalidad dar sabor al producto, adems de conservarlo.

Elazcar,unodelos principales ingredientes de las mermeladas y las jaleas, es otro agente conservador. Para que el mtodo sea eficaz, el contenido total de azcar debe ser al menos de un 65% del peso total del producto final. El azcar, que acta de un modo muy similar al de la sal, inhibe el crecimiento bacteriano una vez calentado el producto. Debido a su elevado grado de acidez, el vinagre (cido actico) acta como conservante en los encurtidos y otros productos calentados con antelacin. La fermentacin producida por ciertas bacterias que generan cido lctico es la base de la conservacin del chucrut o col fermentada y las salchichas fermentadas. El benzoato de sodio, cuya concentracin no puede exceder el 0,1%, se usa en productos derivados de la fruta para protegerlos contra las levaduras y los mohos. El dixido de azufre, otro conservante qumico, ayuda a mantener el color de los alimentos deshidratados. El propionato de calcio se aade a veces a los productos de repostera y panadera para inhibir el crecimiento de hongos.

Otromtodoqueesten estudio es la conservacin de frutas y verduras por un tratamiento anaerbico inmediato de los alimentos con gases como el dixido de carbono, el monxido de carbono y el nitrgeno. Tambin est en estudio el tratamiento de productos envasados esterilizados como la leche.

Debidoalacreciente preocupacin por el uso de productos qumicos que pueden ser txicos, podran utilizarse radiaciones ionizantes en su lugar. La irradiacin retarda la maduracin de la fruta y la verdura, inhibe la germinacin en bulbos y tubrculos, desinfecta el grano, los cereales, las frutas frescas y secas, y elimina los insectos de las verduras; tambin destruye las bacterias en la carne fresca. No obstante, la preocupacin del pblico acerca de la seguridad de la radiacin ha limitado su uso a gran escala.

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Refrigeracin1INTRODUCCIN

Refrigeracin,procesoporelquese reduce la temperatura de un espacio determinado y se mantiene esta temperatura baja con el fin, por ejemplo, de enfriar alimentos, conservar determinadas sustancias o conseguir un ambiente agradable. El almacenamiento refrigerado de alimentos perecederos, pieles, productos farmacuticos y otros se conoce como almacenamiento en fro. La refrigeracin evita el crecimiento de bacterias e impide algunas reacciones qumicas no deseadas que pueden tener lugar a temperatura ambiente.

Elusodehielodeorigen natural o artificial como refrigerante estaba muy extendido hasta poco antes de la IGuerra Mundial, cuando aparecieron los refrigeradores mecnicos y elctricos. La eficacia del hielo como refrigerante es debida a que tiene una temperatura de fusin de 0C y para fundirse tiene que absorber una cantidad de calor equivalente a 333,1kJ/kg. La presencia de una sal en el hielo reduce en varios grados el punto de fusin del mismo. Los alimentos que se mantienen a esta temperatura o ligeramente por encima de ella pueden conservarse durante ms tiempo.

Eldixidodecarbono slido, conocido como hielo seco o nieve carbnica, tambin se usa como refrigerante. A la presin atmosfrica normal no tiene fase lquida, y sublima directamente de la fase slida a la gaseosa a una temperatura de -78,5C. La nieve carbnica es eficaz para conservar productos a bajas temperaturas mientras dura su sublimacin.

Enlarefrigeracinmecnica se obtiene un enfriamiento constante mediante la circulacin de un refrigerante en un circuito cerrado, donde se evapora y se vuelve a condensar en un ciclo continuo. Si no existen prdidas, el refrigerante sirve para toda la vida til del sistema. Todo lo que se necesita para mantener el enfriamiento es un suministro continuo de energa y un mtodo para disipar el calor. Los dos tipos principales de sistemas mecnicos de refrigeracin son el sistema de compresin, empleado en los refrigeradores domsticos grandes y en la mayora de los aparatos de aire acondicionado, y el sistema de absorcin, que en la actualidad se usa sobre todo en los acondicionadores de aire por calor, aunque en el pasado tambin se empleaba en refrigeradores domsticos por calor.

2SISTEMAS DE COMPRESIN

Lossistemasdecompresin emplean cuatro elementos en el ciclo de refrigeracin: compresor, condensador, vlvula de expansin y evaporador. En el evaporador, el refrigerante se evapora y absorbe calor del espacio que est enfriando y de su contenido. A continuacin, el vapor pasa a un compresor movido por un motor que incrementa su presin, lo que aumenta su temperatura (ver Termodinmica). El gas sobrecalentado a alta presin se transforma posteriormente en lquido en un condensador refrigerado por aire o agua. Despus del condensador, el lquido pasa por una vlvula de expansin, donde su presin y temperatura se reducen hasta alcanzar las condiciones que existen en el evaporador.

3REFRIGERANTES

Paracadarefrigerante existe una temperatura especfica de vaporizacin asociada con cada presin, por lo que basta controlar la presin del evaporador para obtener la temperatura deseada. En el condensador existe una relacin similar entre la presin y la temperatura. Durante muchos aos, uno de los refrigerantes ms utilizados fue el diclorodifluorometano, conocido como refrigerante-12. Este compuesto clorofluorocarbonado (CFC) sinttico se transformaba en vapor a -6,7C a una presin de 246,2kPa (kilopascales), y despus de comprimirse a 909,2kPa se condensaba a 37,8C.

Enlosrefrigeradores pequeos empleados en las viviendas para almacenar comida, el calor del condensador se disipa a la habitacin donde se sita. En los acondicionadores de aire, el calor del condensador debe disiparse al exterior o directamente al agua de refrigeracin.

Enunsistemadomstico de refrigeracin, el evaporador siempre se sita en un espacio aislado trmicamente. A veces, este espacio constituye todo el refrigerador. El compresor suele tener una capacidad excesiva, de forma que si funcionara continuamente producira temperaturas ms bajas de las deseadas. Para mantener el refrigerador a la temperatura adecuada, el motor que impulsa el compresor est controlado por un termostato o regulador.

Loscongeladorespara alimentos ultracongelados son similares a los anteriores, slo que su compresor y motor tienen que tener la potencia y tamao suficientes para manejar un mayor volumen de refrigerante con una presin menor en el evaporador. Por ejemplo, para mantener una temperatura de -23,3C con refrigerante-12 se necesitara una presin de 132,3kPa en el evaporador.

Elrefrigerante-12yotros dos CFC, el refrigerante-11 y el refrigerante-22, eran los principales compuestos empleados en los sistemas de enfriamiento y aislamiento de los refrigeradores domsticos. Sin embargo, se ha descubierto que los CFC suponen una grave amenaza para el medio ambiente del planeta por su papel en la destruccin de la capa de ozono. Segn el Protocolo de Montreal (ver Contaminacin atmosfrica: Medidas gubernamentales), la fabricacin de CFC deba finalizar al final de 1995. Los hidroclorofluorocarbonos, HCFC, y el metilbromuro no daan la capa de ozono pero producen gases de efecto invernadero. Los HCFC se retirarn en el 2015 y el consumo de metilbromuro se limitar progresivamente. La industria de la refrigeracin debera adoptar rpidamente otros compuestos alternativos no perjudiciales, como el metilcloroformo.

4SISTEMAS DE ABSORCIN

Algunosrefrigeradores domsticos funcionan mediante el principio de absorcin. En ellos, una llama de gas calienta una disolucin concentrada de amonaco en agua en un recipiente llamado generador, y el amonaco se desprende en forma de vapor y pasa a un condensador. All se lica y fluye hacia el evaporador, igual que en el sistema de compresin. Sin embargo, en lugar de pasar a un compresor al salir del evaporador, el amonaco gaseoso se reabsorbe en la disolucin diluida y parcialmente enfriada procedente del generador, para formar de nuevo una disolucin concentrada de amonaco. Este proceso de reabsorcin se produce en un recipiente llamado absorbedor, desde donde el lquido concentrado fluye de vuelta al generador para completar el ciclo.

Larefrigeracinporabsorcin se usa cada vez ms en refrigeradores para acondicionar el aire, en los que resultan adecuadas temperaturas de refrigerante entre 7 y 10C aproximadamente. En este rango de temperaturas puede emplearse agua como refrigerante, y una disolucin acuosa de alguna sal, generalmente bromuro de litio, como material absorbente. El agua hierve a una temperatura muy baja en el evaporador porque la presin all es muy reducida. El vapor fro se absorbe en la disolucin salina concentrada. Despus, esta disolucin se bombea al generador donde, a temperatura elevada, se hace hervir el agua sobrante para aumentar la concentracin de sal en la disolucin; sta, despus de enfriarse, circula de vuelta al absorbedor para completar el ciclo. El sistema funciona con un vaco elevado: la presin del evaporador es aproximadamente de 1kPa, y el generador y el condensador estn a unos 10kPa. Generalmente, estas unidades se calientan con llama directa o utilizan vapor generado en una caldera.

Vase tambin Calefaccin,ventilacin y aire acondicionado; Criogenia; Procesado y conservacin de los alimentos.

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Calefaccin, ventilacin y aire acondicionado1INTRODUCCIN

Calefaccin, ventilacin y aire acondicionado,sonlosprocesosrelativos a la regulacin de las condiciones ambientales con propsitos industriales o para hacer ms confortable el clima de las viviendas. La calefaccin eleva la temperatura en un espacio determinado, con respecto a la temperatura atmosfrica, a un nivel satisfactorio. Los sistemas de ventilacin controlan el suministro y la salida de aire, de forma independiente o en combinacin con los sistemas de calefaccin o aire acondicionado, para proporcionar el oxgeno suficiente a los ocupantes del recinto y eliminar olores. Los sistemas de aire acondicionado controlan el ambiente del espacio interior (temperatura, humedad, circulacin y pureza del aire) para la comodidad de sus ocupantes o para conservar los materiales que ah se manejen o almacenen.

2CALEFACCIN

Lacalefaccinpuedeser directa, como en el caso de chimeneas o estufas en una habitacin, o un sistema central con vapor, agua caliente o aire caliente que recorre tubos y caeras para transportar su energa trmica a todas las estancias de un edificio. El primer sistema de calefaccin fue la hoguera, con la que las personas calentaban sus moradas. Los antiguos romanos desarrollaron estufas y braseros de diversos tipos, algunos de los cuales se siguen utilizando en muchas partes del mundo.

2.1Chimeneas

ALLSTOCK, INC./S. Barth

Chimenea

La chimenea, uno de los primeros mtodos de calefaccin, sigue emplendose en la actualidad. Los antecedentes de la chimenea eran simples hogueras realizadas en un agujero de la vivienda, que servan para cocinar, obtener luz y como elemento de proteccin contra las fieras. Las chimeneas modernas suelen ser hogares abiertos de piedra, y a veces son ms apreciadas por su carcter ornamental que por sus propiedades calorficas. Las chimeneas no son un sistema ideal de calefaccin, porque irradian el calor directamente y no calientan de modo uniforme las habitaciones.

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Lachimeneaesunavance del mtodo de calentar habitaciones mediante una hoguera. Las primeras chimeneas eran fogones empotrados en la pared de la habitacin, provistos de conductos cortos para canalizar al exterior el humo de la combustin. Las chimeneas con tubos de escape lo bastante largos para superar el tejado de la casa y proporcionar as un tiro adecuado no se empezaron a utilizar hasta el siglo XII.

Laschimeneascomunes consisten en una hoguera encerrada por tres paredes de ladrillo y coronada por una campana y un tubo de salida de humos y otros productos de la combustin. En el fuego hay una parrilla metlica con unos soportes metlicos llamados morillos. La parrilla se utiliza para quemar combustibles como carbn, coque, o carbn vegetal, y los morillos se utilizan para sostener troncos de madera. Estos tiles mejoran la combustin, ya que permiten la circulacin de aire por debajo del combustible.

Elcalortilqueproporcionan las chimeneas es la emisin directa de calor que irradia el combustible al quemarse y la radiacin indirecta del calentamiento de las paredes que lo encierran. Entre el 85 y el 90% del calor generado por la combustin se pierde en los gases que escapan por el tiro. Las chimeneas se construyen en las casas modernas sobre todo por razones estticas ms que por eficacia calorfica. Hay chimeneas modernas de mayor rendimiento que tienen tubos interiores que calientan el aire fro de la habitacin y lo reparten por la misma.

2.2Estufas

Lasestufassonrecipientes cerrados, de metal o materiales cermicos, en cuyo interior se quema el combustible. Presentan un avance con respecto a las chimeneas: su superficie est en contacto con el aire de la habitacin y transmiten el calor por conveccin. Una estufa eficaz puede liberar cerca del 75% de la energa del combustible. Los combustibles que se emplean son madera, carbn, coque y queroseno.

2.3Calefaccin central

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Sistemas de calefaccin radiante

Los sistemas de calefaccin radiante resultan invisibles, porque se emplea toda una pared o el suelo como elemento radiante, en lugar de utilizar radiadores aislados. Una ventaja de los sistemas de calefaccin radiante es que producen una temperatura casi uniforme en las habitaciones, algo que muchos consideran ms cmodo y eficiente. La habitacin de la izquierda emplea un elemento calefactor elctrico bajo el suelo; la de la derecha utiliza un sistema de tuberas o tubos de agua caliente.

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Enlossistemasdecalefaccin central un solo centro calorfico calienta muchas habitaciones o un edificio entero. Este sistema ya lo utilizaban los romanos, pero en el siglo XIX an se usaba muy poco: slo algunos sistemas de agua caliente en Inglaterra. En 1835 se perfeccion el primer sistema central ptimo, que utilizaba aire caliente y se instal de forma generalizada en Estados Unidos. Los sistemas de vapor se desarrollaron hacia el ao 1850.

Lossistemasdecalefaccin central actuales suelen distribuir calor de una caldera central a un edificio o a un grupo de ellos. Los sistemas ms extensos suelen funcionar con vapor o agua caliente. Este sistema se utiliza adems en muchas viviendas, en casi todos los edificios de oficinas, hoteles y en grandes superficies como centros comerciales o grandes almacenes.

Lascalderasdeestos sistemas utilizan combustibles como fuel, gas o carbn. Cuando se quema el combustible se calientan las paredes metlicas de la caldera, y el calor se transfiere al agua, vapor o aire.

Lamayoradelascalderas, tanto las grandes como las pequeas, son de funcionamiento automtico, controladas por termostatos situados en las habitaciones que se van a calentar. Las que funcionan con fuel o gas slo precisan el control de los quemadores para regular el calor, pero las que funcionan con combustibles slidos requieren un mantenimiento mayor. Precisan la admisin de combustible adicional y la eliminacin de cenizas del alimentador o de la parrilla. La cmara de combustin y la caldera estn situadas en un recinto aislado.

Losdispositivosquetransfieren el calor que genera la caldera central a las habitaciones son los radiadores y convectores. Los radiadores consisten en una serie de rejas o bloques de hierro forjado que presentan una gran superficie para disipar ms calor. Los convectores consisten en una red de tubos de un reducido espesor, de acero o de metales no ferrosos. Esta red se coloca en los recintos de manera que permita la circulacin del aire, y efectan el proceso de calentamiento por conveccin ms que por radiacin (vase Transferencia de calor). Los almacenes, industrias y fbricas suelen llevar este tipo de convectores, que incorporan unos ventiladores elctricos que desvan el aire a la superficie radiante.

Aunqueelcalorsetransfiere al menos en parte por radiacin en todos los mtodos de calefaccin directa, el trmino calor radiante se aplica a los sistemas en los que el suelo, paredes o techo se utilizan como superficies radiantes. En estos casos se colocan tuberas para vapor o agua caliente en las paredes y techos durante la construccin del edificio. Los sistemas elctricos funcionan a travs de paneles que contienen los elementos calorficos. Estos paneles se introducen en las paredes, el techo o el suelo de las habitaciones. Los sistemas radiantes proporcionan un reparto uniforme de calor a un coste comparativamente bajo. Su rendimiento es alto, ya que calientan las superficies desde su interior y proporcionan confort sin elevar en exceso la temperatura del aire.

2.3.1Sistemas de aire caliente

Lossistemasmssencillos de calefaccin por aire caliente consisten en una caldera y un conducto para eliminar gases, situados en una cmara o recinto metlico, y una red de tuberas hacia las habitaciones. Para asegurar la circulacin natural del aire caliente, que tiende a elevarse, la caldera se coloca por debajo del primer piso del edificio. El aire fro del interior del edificio o del exterior, penetra en la cmara y se calienta por contacto con las paredes calientes de la caldera. Se suele colocar en la caldera un pequeo depsito de agua para que el aire caliente se humidifique antes de circular por la casa. Segn se calienta el aire, sube a las habitaciones y atraviesa las rejillas o los elementos que haya en ellas. Estos se abren o cierran para regular la temperatura de la habitacin.

Elproblemaprincipal de estos sistemas radica en conseguir la adecuada circulacin del aire. A no ser que los tubos que transportan el aire caliente tengan un dimetro grande, cuenten con una adecuada inclinacin y estn aislados correctamente para prevenir prdidas de calor, el sistema no calentar la casa como es debido.

Lossistemasdecirculacin forzada llevan un ventilador o soplador en la cmara de la caldera. Esto asegura la circulacin de gran cantidad de aire incluso en condiciones desfavorables. Tambin incorporan filtros para retener el polvo y asegurar la limpieza del aire. Si se asocian con unidades de refrigeracin, humidificadores y desecadores, constituyen uno de los sistemas de calefaccin y refrigeracin ms efectivos.

2.3.2Sistemas de agua caliente

Losprimerossistemas de calefaccin por agua caliente funcionaban de acuerdo a algunos datos histricos con aguas termales de manantiales naturales. Los sistemas actuales emplean una caldera donde el agua se calienta a una temperatura entre 60 y 83C. El agua se enva a los radiadores de las habitaciones por un circuito de tuberas. La circulacin del agua caliente se consigue por presin y gravedad, y en algunos casos se utilizan bombas. La circulacin forzada es ms eficaz, ya que permite mayor control y flexibilidad.

Haysistemasdeunoy dos conductos. En los sistemas de una tubera, el agua se enva a la boca de entrada del radiador, circula por ste y sale por la misma tubera. La desventaja de este sistema es que el agua se enfra cada vez ms a medida que se aleja de la caldera, por lo que los radiadores ms alejados deben ser ms grandes que los cercanos a la caldera para proporcionar la misma cantidad de calor. En los sistemas de dos conductos, el agua caliente se enva a los radiadores por una tubera de suministro y les llega a la misma temperatura; el agua de todos los radiadores se recoge con una tubera comn de retorno a la caldera. Este sistema es ms eficaz y ms fcil de controlar. Los dos requieren un tanque de expansin para compensar las variaciones de la cantidad de agua. Estos tanques contienen aire (ms o menos la mitad de su volumen), que se comprime o expande para compensar las fluctuaciones del volumen de agua.

2.3.3Sistemas de vapor

Lossistemasdecalefaccin por vapor son similares a los de agua caliente, con la diferencia de que circula vapor por las caeras y radiadores en lugar de agua caliente. El vapor se condensa en los radiadores y transmite su calor latente (ver Calor: Calor latente). Se utilizan tambin sistemas de una y dos tuberas para hacer circular el vapor y devolver a la caldera el agua formada por condensacin. Hay tres tipos principales de sistemas de vapor: por orificios de aireacin, por vaporizacin y sistemas de vaco o de bomba mecnica. Tambin hay sistemas subatmosfricos, pero se utilizan muy poco.

Lossistemaspororificios de aireacin de una tubera se basan en que la fuerza de la gravedad obliga al vapor condensado en el radiador a bajar a la caldera por la misma tubera por la cual sube el vapor a los radiadores. Es el sistema de instalacin ms barata, pero los conductos deben ser lo bastante anchos como para albergar el vapor y recoger el condensado. Los orificios de los radiadores permiten la salida del aire una vez calentado por el vapor durante la fase de encendido o cuando est a pleno funcionamiento.

Lossistemasdevaporizacin son sistemas de dos tuberas en los que el vapor se introduce en el radiador por una vlvula de admisin, y el aire y el condensado se liberan por un purgador de vapor. El agua vuelve a la caldera y el aire se descarga a travs de un orificio central situado en la base o, en grandes instalaciones, por respiraderos en cada zona que se debe calentar. Si el sistema tiene juntas de poco calibre el aire retorna al sistema en cantidades mnimas, por lo que se requiere muy poca presin para propulsar el vapor. Estos sistemas requieren de una instalacin ms costosa que los de una tubera, pero resultan ms econmicos porque pueden trabajar con mucho menos combustible.

Lossistemasdevaco se parecen a los de vaporizacin, en los que cada radiador tiene una vlvula de entrada y un purgador de vapor, pero incorporan una bomba de vaco en la tubera de retorno a la caldera. Esta bomba mantiene un vaco parcial en el sistema para que el vapor, el aire y el condensado circulen con mayor facilidad. El vapor condensado y el aire se envan a un punto central en el que el primero se bombea a la caldera y el aire se expele a la atmsfera. En los sistemas de vaco completo, el condensado no necesita de la fuerza de la gravedad para volver a la caldera, por lo que no tiene una importancia esencial que stos se ubiquen por encima o por debajo de los radiadores.

2.3.4Calefaccin elctrica

Lautilizacindelaelectricidad en los sistemas de calefaccin est aumentando tanto en uso domstico como en sistemas de grandes edificios pblicos. La energa elctrica suele ser ms cara que la obtenida por la combustin de materiales, pero su bajo mantenimiento, limpieza y su reducida necesidad de espacio justifican su uso. Los elementos calorficos se pueden situar sobre las paredes, o en ventanas o en zcalos instalados por toda la habitacin; tambin se pueden incorporar en techos y suelos durante la construccin para irradiar calor a una temperatura media. El coste total de la calefaccin elctrica se reduce de manera sustancial empleando una bomba de calor.

2.3.5Bomba de calor

Esunsistemadiseado para proporcionar calefaccin y refrigeracin, y su actuacin es en esencia la misma en ambos procesos. En lugar de generar calor, como las calderas y los hornos, la bomba de calor transfiere el calor de un lugar a otro. Durante el invierno, un lquido refrigerante se bombea a un circuito situado en el exterior del recinto a calentar. El refrigerante est muy fro, por lo que absorbe el calor de la atmsfera, del suelo, del agua de un pozo, o de cualquier fuente externa. Despus se enva a un compresor que eleva su temperatura y presin hasta convertirlo en vapor, que se manda entonces a una rejilla interior, y el calor se transmite por radiacin o conveccin al recinto. El refrigerante, cuando ya ha disipado gran parte del calor que contena, atraviesa una vlvula y se lica; as descienden su temperatura y presin. Despus se enva al dispositivo exterior para continuar el ciclo. Para acondicionar el aire del espacio interior, las vlvulas invierten el sentido del flujo, de manera que el refrigerante absorbe calor del interior y lo descarga en el exterior. Las bombas de calor tambin se regulan con termostatos, como las calderas.

Lamayoradelasbombas de calor utilizan el aire de la atmsfera como fuente de calor. Esto constituye un problema en las zonas donde en invierno las temperaturas descienden por debajo de los cero grados, ya que estas condiciones hacen difcil elevar la temperatura y la presin del refrigerante. Para obtener un funcionamiento rentable, el calor liberado debe ser mayor que el doble de la cantidad obtenida de la fuente exterior. La bombas de calor se utilizan en residencias, escuelas y centros comerciales.

2.3.6Calor solar

Duranteunahoradesol, casi un kilovatio de energa solar alcanza cada centmetro cuadrado de la superficie terrestre. La cantidad real de energa recibida vara de acuerdo al momento del da, la poca del ao, la latitud, la claridad de la atmsfera y la direccin relativa del sol con respecto a la superficie absorbente que recibe la energa. Esta energa es suficiente para calentar edificios diseados exprofeso, que cuentan con las superficies absorbentes y sistemas de almacenamiento de calor adecuados para abastecer al edificio durante la noche y cuando la climatologa sea inestable. El mtodo ms comn consiste en colocar paneles que incorporan circuitos de agua en el tejado. El agua, que se calienta por la accin del sol, baja a un depsito o tanque aislado, situado en el interior de la casa, que constituir la fuente de calor. En zonas donde el fro es intenso, es necesario disponer de una fuente de calor suplementaria. Sistemas de este tipo funcionan con xito en muchos pases, sobre todo en reas donde el clima no es especialmente fro. El sellado adecuado de los cristales de las ventanas, o la utilizacin de doble cristal, tambin reduce el consumo de combustible y de electricidad para calefaccin en invierno.

2.3.7Calentadores porttiles

Lasviviendasquenodisponen de sistema de calefaccin central pueden calentarse con diversos tipos de aparatos porttiles o semiporttiles, muchos de los cuales se pueden transportar de una habitacin a otra segn las necesidades. Dos de estos aparatos son las estufas de petrleo y los calefactores elctricos. Una estufa de petrleo est hecha con chapa de metal y contiene uno o varios quemadores de mecha que calientan varios conductos metlicos en su interior. Estas estufas calientan tanto por radiacin como por conveccin: reciben aire fro por diversos orificios en su base y emiten aire caliente por las perforaciones de la parte superior. Hay estufas de este tipo de gran tamao, que pueden calentar varias habitaciones. Deben utilizarse con ventilacin adecuada porque los gases de la combustin pueden ser perjudiciales. Los calefactores elctricos ms sencillos calientan por radiacin; consisten en una resistencia que se calienta, situada delante de un reflector que concentra el calor radiante en un haz estrecho. Ciertos calefactores incorporan un ventilador que obliga al aire a circular a travs de la unidad calentadora, por lo que calientan por radiacin y conveccin. Otros modelos consisten en una lmina o tubo de cuarzo o de cristal resistente al calor en el que se introducen los alambres de resistencia elctrica. Estos alambres calientan la lmina o tubo que irradia el calor. De esta manera, al no haber alambres incandescentes, su utilizacin es ms segura.

Losradiadoreselctricos de vapor se utilizan para completar otros sistemas de calefaccin. Son calderas de vapor en miniatura en las que un dispositivo elctrico genera vapor para calentar un pequeo radiador convencional relleno en parte de agua. No precisan la instalacin de tuberas y se pueden transportar de un lugar a otro; basta con enchufarlos a la red elctrica. Tambin hay radiadores de aceite que se calientan por electricidad.

3VENTILACIN

Losedificiosenlosque viven y trabajan las personas deben ventilarse para reponer oxgeno, diluir la concentracin de dixido de carbono, as como de vapor de agua, y eliminar los olores desagradables. Suele haber circulacin de aire o ventilacin a travs de los huecos en las paredes del edificio, en especial a travs de puertas y ventanas. Pero esta ventilacin natural, quiz aceptable en viviendas, no es suficiente en edificios pblicos, como oficinas, teatros o fbricas.

Lossistemasdeventilacin en fbricas deben eliminar los contaminantes que pueda transportar el aire de la zona de trabajo. Casi todos los procesos qumicos generan gases residuales y vapores que deben extraerse del entorno de trabajo con efectividad y en ocasiones contando con un presupuesto ajustado. Los ingenieros qumicos, en particular, se encargan del diseo de los sistemas de ventilacin para fbricas y refineras.

Lamayoradelosingenieros consideran que para mantener un recinto ventilado hay que renovar el aire por completo de una a tres veces por hora, o proporcionar a cada ocupante de 280 a 850 litros de aire fresco por minuto. Para conseguir esta ventilacin es necesario utilizar dispositivos mecnicos para aumentar el flujo natural del aire.

Losdispositivosdeventilacin ms sencillos son ventiladores instalados para extraer el aire viciado del edificio y favorecer la entrada de aire fresco. Los sistemas de ventilacin pueden combinarse con calentadores, filtros, controladores de humedad y dispositivos de refrigeracin. Muchos sistemas incorporan intercambiadores de calor. Estos sistemas aprovechan el aire extrado para calentar o enfriar el aire nuevo; as aumentan la eficacia del sistema y reducen la cantidad de energa necesaria para su funcionamiento.

4AIRE ACONDICIONADO

Unsistemadeaireacondicionado consiste tericamente en un conjunto de equipos que proporcionan aire y mantienen el control de su temperatura, humedad y pureza en todo momento y con independencia de las condiciones climticas. Sin embargo, suele aplicarse de forma impropia el trmino aire acondicionado al aire refrigerado. Muchas unidades llamadas de aire acondicionado son slo unidades de refrigeracin equipadas con ventiladores, que proporcionan un flujo de aire fresco filtrado.

Muchosprocesosdefabricacin, como los de la produccin de papel, procesos textiles y de artes grficas, requieren el acondicionamiento del aire y el control de las condiciones a las que se efectan. Este tipo de acondicionamiento suele consistir en el ajuste de la humedad del aire. Cuando se precisa aire seco suele obtenerse por refrigeracin o por deshidratacin; despus se conduce a unas cmaras que contienen compuestos qumicos adsorbentes como gel de slice (xido de silicio). Para humedecer el aire se le hace circular por agua pulverizada. Si el aire tiene que estar libre de polvo, como en el caso de la fabricacin de medicamentos, el sistema de aire acondicionado debe incorporar algn tipo de filtro. El aire circula a travs de agua pulverizada o, en algunas ocasiones, por una red de lminas lubricadas; en otros sistemas, el polvo se elimina electrostticamente mediante precipitadores (ver Precipitador electrosttico).

Lossistemascentralizados de aire acondicionado, que proporcionan ventilacin, aire caliente y aire fro, segn las necesidades, se emplean en grandes almacenes, restaurantes, cines, teatros y en otros edificios pblicos. Estos sistemas son complejos y suelen instalarse durante la construccin del edificio. Cada vez se automatizan ms para ahorrar energa y se controlan por computadoras u ordenadores. En edificios antiguos, como edificios de apartamentos o de oficinas, se suele instalar una unidad refrigeradora con ventiladores, conductos para el aire y una cmara en la que se mezcla el aire del interior del edificio con el aire del exterior. Estas instalaciones se utilizan para refrigerar y deshumectar el aire durante los meses de verano. Hay aparatos ms pequeos para enfriar una habitacin, que consisten en una unidad refrigeradora y un ventilador en una estructura compacta que puede montarse en una ventana.

Eldiseodelsistema de aire acondicionado depende del tipo de estructura en la que se va a instalar, la cantidad de espacio a refrigerar, el nmero de ocupantes y del tipo de actividad que realicen. Una habitacin con grandes ventanales expuestos al sol, o una oficina interior con muchos focos o bombillas, que generan mucho calor, requieren un sistema con capacidad refrigeradora mucho mayor que una habitacin sin ventanas iluminada con tubos fluorescentes. La circulacin del aire debe ser mayor en espacios en los que los ocupantes pueden fumar que en recintos de igual capacidad en los que no est permitido. En viviendas y apartamentos, la mayor parte del aire calentado o enfriado puede circular sin molestar a sus ocupantes; pero en laboratorios y fbricas donde se realizan procesos que generan humos nocivos el aire no se puede hacer circular; hay que proporcionar constantemente aire fresco refrigerado o calentado y extraer el aire viciado.

Lossistemasdeaireacondicionado se evalan segn su capacidad efectiva de refrigeracin, que debera medirse en kilovatios. Sin embargo todava se mide en algunas ocasiones en toneladas de refrigeracin, que es la cantidad de calor necesaria para fundir una tonelada de hielo en 24 horas, y equivale a 3,5 kilovatios.

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Aire acondicionado

Los sistemas de aire acondicionado como el que vemos en la ilustracin, se emplean para impedir que el aire de un edificio se caliente o humedezca demasiado. Son unos sistemas bastante complejos, por lo que suelen instalarse durante la construccin del edificio. El sistema mostrado implica tres ciclos diferentes: la circulacin de aire por los conductos interiores, el flujo de aire por el elemento situado en el exterior y la circulacin del refrigerante entre los elementos exterior e interior. En los conductos, el aire pasa por un filtro para eliminar partculas de polvo. Despus atraviesa un soplante que lo enva al evaporador. El aire caliente vaporiza el refrigerante, que enfra el aire. El aire limpio y fresco pasa por los conductos que recorren el edificio y vuelve para ser enfriado de nuevo. El refrigerante se enfra con el aire exterior, se condensa, se comprime y pasa de nuevo al evaporador.

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Torre de refrigeracinTorre de refrigeracin, dispositivo utilizado para disminuir la temperatura de un lquido, por lo general agua, al mantenerlo en contacto con una corriente de aire, de manera que una pequea parte se evapora y la mayor parte se enfra. Se utilizan en instalaciones de aire acondicionado a gran escala y en otras muchas aplicaciones industriales.

Las grandes torres de refrigeracin, identificadas muchas veces por su utilizacin en las centrales nucleares, estn separadas de los reactores y no descargan radiactividad. Tambin se utilizan en centrales que funcionan con carbn y aceite. Estas torres encarecen mucho el coste de las centrales, pero su uso se ha hecho necesario al comprobar el perjuicio ambiental que produce en el vertido de agua caliente en ros y lagos.

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CongelacinCongelacin, mtodo de conservacin de los alimentos que se basa en la exposicin al fro, a temperaturas inferiores al punto de congelacin. En la regin situada por encima del punto de congelacin se habla de refrigeracin.

En la prehistoria, el hombre conservaba la carne en bloques de hielo. No obstante, la historia de la industria congeladora es ms reciente que la de la conservera, cuyo origen puede remontarse a finales del siglo XVIII, con la invencin de la esterilizacin por calor (1790). La congelacin se utiliz comercialmente por vez primera en 1842, pero la conservacin de alimentos congelados a gran escala no nace hasta finales del siglo XIX con la aparicin de los refrigeradores mecnicos.

La congelacin impide la multiplicacin de los microorganismos (bacterias y hongos microscpicos). Por el contrario, las enzimas, cuya actividad degrada los alimentos, s se mantienen activas en condiciones de congelacin, aunque su actividad es mucho ms lenta. Por eso las legumbres frescas suelen blanquearse o hervirse antes de congelarlas, con el fin de inactivar estas sustancias e impedir que el sabor se degrade. Tambin se ha propuesto blanquear el pescado para destruir las bacterias resistentes al fro que viven en las escamas. Los mtodos de congelacin de los productos crnicos dependen del tipo de carne y del corte. El cerdo, por ejemplo, se congela justo despus del sacrificio, mientras que el buey se cuelga durante varios das dentro de una cmara fra para hacerlo ms tierno.

Los alimentos congelados tienen las mismas propiedades nutricionales y organolpticas que los frescos. No obstante, la congelacin supone algunas alteraciones fsicas, pues la dilatacin que experimenta el agua al transformarse en cristales de hielo rompe las estructuras celulares. Si la congelacin es rpida, los cristales de hielo formados son menores y alteran menos los productos. En determinados casos la calidad del resultado depende ante todo de la rapidez con que se prepara y almacena en la cmara fra que de la rapidez de congelacin. Ciertos alimentos slidos, como el pescado, pueden perder lquido al descongelarlos si se haban congelado lentamente. Algunos productos lquidos, como la yema de huevo, pueden coagularse.

Los productos congelados destinados al consumo suelen envasarse en cajas o bolsas de peso inferior a 1 kg. En las cadenas de produccin se dirigen mecnicamente en una cinta transportadora a travs de una mquina que produce temperaturas muy bajas (-40C). En otras cadenas, como las utilizadas para congelar zumo de naranja concentrado, las cajas se pulverizan con una salmuera de cloruro de calcio u otro lquido refrigerante o bien se sumergen a temperaturas prximas a -29C directamente en un bao. En los congeladores de placas, los envases de los productos alimenticios estn en contacto con placas metlicas huecas por cuyo interior circula un lquido refrigerante.

Entre la produccin y la venta, y despus en la conservacin en el hogar, es vital que nunca se interrumpa la cadena de fro. En efecto, la congelacin no destruye todas las bacterias, y las que sobreviven se reactivan en cuanto se descongelan y empiezan a desarrollarse muy rpidamente. Por tanto, la ms ligera elevacin de la temperatura durante la elaboracin o el transporte pone en peligro toda la tcnica.

La congelacin se aplica a los alimentos ms variados, incluidos los productos de panadera, las sopas y los platos precocinados. Debido al coste elevado de la tcnica, los alimentos congelados son ms caros que las conservas, pero sus cualidades organolpticas son muy superiores.

Vase tambin Procesado y conservacin de los alimentos.

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AmonacoAmonaco, gas de olor picante, incoloro, de frmula NH3, muy soluble en agua. Una disolucin acuosa saturada contiene un 45% en peso de amonaco a 0C, y un 30% a temperatura ambiente. Disuelto en agua, el amonaco se convierte en hidrxido de amonio, NH4OH, de marcado carcter bsico y similar en su comportamiento qumico a los hidrxidos de los metales alcalinos.

El amonaco era conocido por los antiguos, quienes lo obtuvieron a partir de la sal amnica, producida por destilacin del estircol de camello cerca del templo de Jpiter Amn en Libia (de ah su nombre). En Europa, durante la edad media, el amonaco se obtena calentando los cuernos y pezuas de bueyes, y se llamaba espritu de cuerno de ciervo. El alquimista alemn Basil Valentine obtuvo el amonaco libre, y, en torno a 1777, el qumico francs Claude L. Berthollet determin su composicin.

En el siglo XIX, la principal fuente de amonaco fue la destilacin de la hulla; era un derivado importante en la fabricacin de los combustibles gaseosos. Hoy, la mayora del amonaco se produce sintticamente a partir de hidrgeno y nitrgeno por el proceso de Haber-Bosch (vase Fritz Haber). El amonaco es un refrigerante importante y se usa mucho en la industria qumica, especialmente en la fabricacin de fertilizantes, cido ntrico y explosivos.

Su punto de fusin es -77,7C, su punto de ebullicin -33,35C, y tiene una densidad relativa de 0,68 a su temperatura de ebullicin y a 1 atmsfera (760 mmHg) de presin.

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