Es fácil pasar por alto un enfriador de glicol de una fábrica de cerveza cuando todo funciona con normalidad. Suministra silenciosamente glicol frío a los tanques de fermentación, los tanques de almacenamiento y otros equipos del circuito frío, mientras el equipo de elaboración de cerveza se centra en la producción.
La situación cambia rápidamente cuando se pierde la capacidad de refrigeración.
La fermentación sigue generando calor. Los depósitos a los que se les está aplicando un enfriamiento rápido pueden empezar a calentarse. La cerveza que está a la espera de ser envasada puede perder la temperatura prevista. Al mismo tiempo, es posible que los operarios tengan que decidir qué depósitos necesitan enfriarse con mayor urgencia y durante cuánto tiempo se puede mantener la capacidad de refrigeración restante.
Por este motivo, la refrigeración con glicol debe considerarse una parte fundamental de la ingeniería de procesos de una fábrica de cerveza, y no simplemente un servicio auxiliar.
Conocer los puntos de fallo habituales, los indicios de un problema de refrigeración y las opciones disponibles para el diseño del sistema puede ayudar a las fábricas de cerveza a reducir tanto el tiempo de inactividad como el riesgo de problemas de producción relacionados con la temperatura.
¿Para qué sirve un sistema de refrigeración por glicol en una fábrica de cerveza?
Un sistema de refrigeración por glicol para una fábrica de cerveza es un circuito cerrado sistema de refrigeración Se utiliza principalmente para la fermentación y el control de la temperatura en la zona fría.
Una instalación típica incluye un enfriador de glicol, un depósito o tanque de glicol aislado, una bomba de circulación, tuberías de distribución, válvulas de control, sensores de temperatura y camisas de refrigeración en los tanques de fermentación o acondicionamiento.
El proceso básico es sencillo.
En sistema de refrigeración elimina el calor de la solución de glicol y reduce su temperatura. Una bomba de circulación envía el glicol enfriado a través de las camisas de refrigeración de los depósitos de fermentación. El calor de la cerveza pasa a través de la pared del depósito al glicol, y el glicol calentado vuelve al sistema de refrigeración.
Sin embargo, en la práctica, la demanda de refrigeración de las fábricas de cerveza varía constantemente.
Una bodega con varias fermentaciones en curso puede suponer una carga mucho mayor para la sistema de refrigeración que un sótano vacío. Los cambios bruscos de temperatura generan otra demanda significativa de refrigeración, mientras que unas condiciones ambientales más cálidas aumentan la entrada de calor procedente del entorno.
Por lo tanto, los enfriadores para fábricas de cerveza comerciales no suelen seleccionarse únicamente en función del volumen total de los depósitos, sino también de la carga térmica prevista, las temperaturas de funcionamiento, la demanda de refrigeración simultánea y el calendario de producción. Los enfriadores de glicol específicos para fábricas de cerveza están diseñados para funcionar a bajas temperaturas y para satisfacer los mayores requisitos de caudal asociados a la refrigeración de la fermentación.
Por qué una avería en el enfriador de glicol puede afectar a toda la bodega
Las consecuencias de un fallo en el sistema de refrigeración dependen de lo que esté ocurriendo en la fábrica de cerveza en ese momento.
Fermentación activa
Durante la fermentación, la levadura transforma los azúcares en alcohol y genera calor como resultado de su actividad metabólica.
Sin una refrigeración adecuada, la temperatura de la cerveza puede superar el rango de fermentación previsto. El efecto práctico depende de la cepa de levadura, el tipo de cerveza, la fase de fermentación y la rapidez con la que varía la temperatura.
Por este motivo, los depósitos en proceso de fermentación suelen tener prioridad cuando un sistema de refrigeración funciona por debajo de su capacidad normal.
Depósitos de enfriamiento rápido
Un depósito que ya ha alcanzado la temperatura de enfriamiento rápido prevista dispone de cierto margen térmico, sobre todo cuando el recipiente está bien aislado.
Pero, una vez que se pierde la refrigeración, la cerveza absorberá poco a poco el calor del entorno.
Esto significa que, en ocasiones, un depósito que ya está frío puede utilizarse de forma estratégica durante una escasez temporal de refrigeración, pero no debe darse por sentado que las existencias frías puedan sustituir a un sistema en funcionamiento sistema de refrigeración por tiempo indefinido.
Depósitos Brite y otros recipientes del lado frío
Los depósitos de cerveza clara y otros recipientes con control de temperatura pueden compartir el mismo circuito de glicol.
Si el sistema no es capaz de mantener la temperatura requerida, los horarios de envasado pueden retrasarse, incluso cuando la fermentación en sí ya haya finalizado.
Por eso, una fábrica de cerveza debe conocer las prioridades de refrigeración de cada depósito conectado, en lugar de considerar que todas las cargas de refrigeración son equivalentes.
Problemas habituales en los sistemas de refrigeración con glicol de las fábricas de cerveza
No todos los problemas de refrigeración significan que el compresor haya fallado.
Un método útil para la resolución de problemas consiste en analizar el sistema en su conjunto: refrigeración, circulación de glicol, distribución, transferencia de calor en el lado del depósito y controles.
1. El enfriador de glicol tiene una capacidad insuficiente
Una máquina de refrigeración de capacidad insuficiente puede funcionar con normalidad durante los periodos de baja producción y, aun así, convertirse en una grave limitación durante los picos de demanda.
Esto puede ocurrir cuando:
- Hay varios fermentadores en funcionamiento al mismo tiempo
- Varios depósitos están en fase de enfriamiento rápido
- Aumenta el volumen de producción
- Se añaden más depósitos de fermentación
- La cervecería amplía su producción de cerveza lager
- Las temperaturas ambientales aumentan considerablemente
- Aumenta la frecuencia de preparación de café
Por lo tanto, puede parecer que una fábrica de cerveza cuenta con “un enfriador del tamaño adecuado” según su lista de equipamiento original, mientras que la producción real ha superado las hipótesis utilizadas para el cálculo inicial de la refrigeración.
Los síntomas clínicos suelen aparecer de forma gradual:
- El glicol tarda demasiado en alcanzar la temperatura deseada.
- Los compresores funcionan durante largos periodos de tiempo
- La refrigeración del depósito se ralentiza
- Algunas embarcaciones tienen dificultades para alcanzar sus valores de consigna
En esta situación, es posible que la sustitución de componentes individuales no resuelva el problema subyacente. Se debería volver a calcular la carga de refrigeración en función del programa de elaboración de cerveza actual.
2. Avería del compresor
El compresor es el elemento central del circuito de refrigeración.
Un compresor puede detenerse debido a fallos eléctricos, situaciones de sobrecarga, presión de condensación excesiva, averías mecánicas o problemas en otras partes del sistema de refrigeración.
Antes de llegar a la conclusión de que el compresor ha fallado, los operadores deben revisar las alarmas y los controles de protección de la unidad y confirmar si el personal de mantenimiento cualificado ha identificado la causa.
Un compresor que se desconecta repetidamente no debe reiniciarse sin más hasta que se mantenga en funcionamiento. Las sobrecargas repetidas o los ciclos cortos pueden indicar un problema más grave.
Cuando una fábrica de cerveza depende de un único compresor, una avería puede provocar la pérdida de la mayor parte o la totalidad de la capacidad de refrigeración disponible. Por lo tanto, en los sistemas de mayor tamaño puede resultar justificado disponer de varios circuitos de refrigeración u otras formas de redundancia, en función del coste que suponga el tiempo de inactividad.
3. Disipación deficiente del calor por parte del condensador
El enfriador debe expulsar el calor extraído de la fábrica de cerveza.
En el caso de un sistema refrigerado por aire, esto significa que el condensador necesita un flujo de aire suficiente y un entorno de funcionamiento adecuado.
Las superficies sucias del condensador, las restricciones en el flujo de aire, las temperaturas ambientales excesivas o una ubicación inadecuada del equipo pueden elevar las temperaturas de condensación y reducir el rendimiento de la refrigeración.
Entre los posibles síntomas se incluyen:
- Alarmas de alta presión
- Reducción de la capacidad de refrigeración
- Temperatura de funcionamiento elevada del compresor
- Paradas frecuentes
- Tiempos de recuperación más largos
El problema es especialmente relevante en las fábricas de cerveza situadas en climas cálidos o en las que los enfriadores están instalados en espacios técnicos cerrados.
Por lo tanto, a la hora de diseñar la distribución de la fábrica de cerveza se debe tener en cuenta la ubicación del enfriador, incluyendo el acceso para su limpieza y mantenimiento.
4. Problemas con la bomba de glicol o con el caudal
Es posible que el circuito de refrigeración funcione correctamente, pero que la bodega siga sin enfriarse como es debido.
La causa puede ser una circulación insuficiente del glicol.
Entre las posibles causas se encuentran:
- Avería de la bomba
- Dimensionamiento incorrecto de la bomba
- Pérdida excesiva de presión en las tuberías
- Aire atrapado en el circuito
- Filtros obstruidos
- Posiciones incorrectas de las válvulas
- Desequilibrio hidráulico
Un indicio es que la refrigeración no es uniforme entre los depósitos.
Un fermentador situado cerca del colector de glicol puede enfriarse con relativa normalidad, mientras que otro recipiente situado al final de un ramal largo tiene dificultades para alcanzar la temperatura adecuada.
Por este motivo, la bomba y la red de distribución deben diseñarse conjuntamente con la enfriadora.
5. Concentración incorrecta de glicol
La mezcla de glicol y agua forma parte del sistema de transferencia de calor y debe seleccionarse en función de la temperatura de funcionamiento requerida.
La concentración influye tanto en la protección contra la congelación como en las propiedades del líquido.
Una cantidad insuficiente de glicol puede reducir el margen de congelación del sistema. Una concentración excesiva de glicol puede aumentar la viscosidad y reducir el rendimiento de la transferencia de calor y la eficiencia de bombeo del fluido.
Por lo tanto, la concentración adecuada debe ajustarse a las especificaciones del fabricante del enfriador y a la temperatura real de funcionamiento del sistema.
El fluido también debe ser compatible con la aplicación prevista. En los sistemas de refrigeración de las fábricas de cerveza, se suelen utilizar fluidos a base de propilenglicol para el control de la temperatura en el lado frío.
6. Los tanques de fermentación son el factor limitante
Una máquina de refrigeración puede tener suficiente capacidad frigorífica, aunque el rendimiento de refrigeración del depósito siga siendo insuficiente.
La transferencia de calor depende de la relación entre el sistema de glicol y la camisa de refrigeración del recipiente.
Entre los factores se incluyen:
- Área efectiva de la camisa
- Confección de la chaqueta
- Caudal de glicol
- Aislamiento de depósitos
- Posición del sensor de temperatura
- Dispositivo de válvula de control de temperatura
Si la superficie de refrigeración es insuficiente o la circulación de glicol por la camisa es deficiente, aumentar la potencia frigorífica puede suponer una mejora menor de lo esperado.
Por eso es necesario considerar conjuntamente el diseño de los depósitos de fermentación y el del sistema de glicol.
¿Qué deben comprobar los operadores cuando disminuye el rendimiento de la refrigeración?
Cuando una fábrica de cerveza observa que los depósitos se enfrían más lentamente de lo habitual, resulta útil comparar las condiciones de funcionamiento actuales con el comportamiento normal del sistema.
Comprueba la temperatura del glicol
Si el depósito de glicol no alcanza su temperatura habitual, es posible que el problema se encuentre en el sistema de refrigeración.
Si el depósito está a la temperatura prevista, pero algunos depósitos individuales no se enfrían, hay que centrar la atención en la circulación, las válvulas, las tuberías o la transferencia de calor en los depósitos.
Comprueba las bombas
Comprueba que la bomba de circulación adecuada esté en funcionamiento y que haya caudal.
Las alarmas de la bomba, los ruidos inusuales, el aumento de las vibraciones o un cambio en la presión pueden proporcionar pistas útiles.
Comprueba las válvulas y el sistema de control
Un sistema de control de temperatura depende de que los sensores, las válvulas de control y los sistemas de automatización funcionen de forma coordinada.
Un sensor averiado o una válvula que no funcione correctamente pueden impedir que el glicol llegue a un depósito, incluso cuando el propio enfriador esté en funcionamiento.
Comprueba el condensador
En el caso de un sistema refrigerado por aire, comprueba que el condensador no esté sucio y asegúrate de que el flujo de aire no se vea obstaculizado.
Cualquier reparación relacionada con el sistema de refrigeración debe ser realizada por personal cualificado.
Comparar el rendimiento de los tanques
Si solo se ven afectados uno o dos depósitos, mientras que el resto de la bodega funciona con normalidad, es menos probable que se produzca un fallo generalizado del sistema de refrigeración.
De este modo, la investigación puede centrarse en el depósito, la ramificación de tuberías, la válvula, el sensor o el caudal de la bomba afectados.
¿Qué puede hacer una fábrica de cerveza durante un corte temporal del sistema de refrigeración?
Es necesario elaborar un plan de refrigeración de emergencia antes de que sea necesario.
Cuando se pierde capacidad de refrigeración, la prioridad inmediata suele ser proteger los depósitos cuya temperatura es más sensible.
Un depósito cuya temperatura sea inferior a la del glicol disponible no debería permanecer conectado automáticamente al circuito. La circulación de glicol más caliente a través de un depósito más frío puede transferir calor al depósito en lugar de eliminarlo.
Por lo tanto, el aislamiento individual de los depósitos resulta extremadamente útil durante una interrupción del suministro.
La fábrica de cerveza puede reducir las cargas de refrigeración no esenciales y concentrar la capacidad de refrigeración disponible en las fermentaciones activas u otros depósitos críticos.
Algunas cervecerías también cuentan con la posibilidad de alquilar enfriadores temporales u otros equipos de refrigeración alternativos. Otras instalan interconexiones entre los distintos circuitos de refrigeración, de modo que una parte de la bodega pueda seguir funcionando cuando se aísle otra sección.
La estrategia concreta para situaciones de emergencia depende de la distribución de la fábrica de cerveza y de los servicios disponibles, pero el principio es el mismo:
El sistema de refrigeración debería ofrecer a los operadores diferentes opciones cuando no sea posible el funcionamiento normal.
Incorporación de redundancia en el diseño del sistema de glicol de una fábrica de cerveza
La redundancia no implica necesariamente instalar dos enfriadoras completas del mismo tamaño.
La solución más adecuada depende del tamaño de la fábrica de cerveza, el valor de la producción, el entorno operativo y el coste del tiempo de inactividad.
Entre los posibles enfoques se incluyen:
Bombas de reserva
Una bomba de circulación de reserva puede ofrecer una protección relativamente sencilla frente a un fallo de la bomba.
Circuitos de refrigeración múltiples
Los sistemas de mayor tamaño pueden utilizar más de un compresor o circuito de refrigeración, de modo que una avería no suponga necesariamente la pérdida total de la capacidad de refrigeración.
Zonas de refrigeración independientes
La bodega se puede dividir en zonas mediante válvulas de aislamiento, lo que permite gestionar de forma independiente los distintos grupos de depósitos.
Conexiones cruzadas
Cuando proceda, las conexiones entre los circuitos de refrigeración pueden aportar una mayor flexibilidad durante las tareas de mantenimiento o en caso de avería de los equipos.
Conexiones de emergencia
Un punto de conexión situado estratégicamente puede facilitar la instalación de equipos de refrigeración temporales sin necesidad de rediseñar la bodega en caso de emergencia.
El nivel adecuado de redundancia debe evaluarse durante la fase de diseño, en lugar de añadirse una vez que la fábrica de cerveza ya haya sufrido una costosa interrupción del servicio.
La capacidad de refrigeración debe basarse en la demanda máxima
La carga de refrigeración de una fábrica de cerveza es dinámica.
Para realizar un cálculo de diseño útil, es necesario tener en cuenta algo más que el volumen nominal de la bodega de fermentación.
Entre los factores se incluyen:
- Número de fermentadores en funcionamiento
- Carga térmica de la fermentación
- Temperatura de fermentación
- Requisitos para el enfriamiento rápido
- Número de depósitos que se enfrían simultáneamente
- Requisitos del depósito Brite
- Requisitos de enfriamiento del mosto
- Temperatura de alimentación del glicol
- Condiciones ambientales
- Frecuencia de elaboración de cerveza
- Expansión futura
Una fábrica de cerveza que produzca una mayor proporción de cerveza lager puede tener unas necesidades de refrigeración muy diferentes a las de otra que produzca principalmente cervezas ale de fermentación en caliente.
Del mismo modo, una fábrica de cerveza que realice una elaboración al día puede tener un pico de demanda diferente al de una planta que realice varias elaboraciones al día.
Por lo tanto, el enfriador, el depósito de glicol, las bombas, las tuberías y las camisas de los depósitos deben evaluarse como un único sistema térmico.
Por qué es importante un tampón o depósito de glicol
El depósito de glicol ofrece mucho más que un simple almacenamiento de líquido.
Actúa como amortiguador térmico entre la capacidad de refrigeración y la demanda variable del proceso.
Cuando varios depósitos necesitan refrigeración al mismo tiempo, el glicol frío almacenado proporciona una fuente de refrigeración inmediata mientras el sistema de refrigeración extrae el calor del circuito.
Un depósito del tamaño adecuado también puede ayudar a estabilizar la temperatura del glicol cuando las cargas varían. Por este motivo, los sistemas de refrigeración de las fábricas de cerveza suelen combinar un depósito de glicol con el enfriador y las bombas de circulación.
El tamaño del depósito debe seleccionarse en función de la carga de refrigeración, la capacidad del enfriador, la temperatura de funcionamiento y la estrategia de control, en lugar de utilizar una relación fija para todas las fábricas de cerveza.
La disposición del sistema de refrigeración es tan importante como la capacidad del enfriador.
Una fábrica de cerveza puede disponer de suficiente capacidad de refrigeración y, aun así, sufrir un rendimiento deficiente de los depósitos debido al sistema de distribución.
Las tuberías demasiado largas, las secciones de tubería insuficientes, el exceso de accesorios, un aislamiento inadecuado o un mal equilibrado de las derivaciones pueden aumentar la pérdida de presión y reducir el caudal disponible en cada uno de los recipientes.
En el caso de una nueva fábrica de cerveza, el sistema de distribución de glicol debe planificarse junto con la distribución de la sala de fermentación.
El diseño debe tener en cuenta:
- Distancia entre el enfriador y la bodega
- Número de ramales de refrigeración
- Futuras ubicaciones de los depósitos
- Cabezal de la bomba
- Aislamiento de tuberías
- Acceso para el drenaje y el mantenimiento
- Aislamiento de vasos sanguíneos individuales
Esto cobra cada vez más importancia a medida que una cervecería crece.
Una bodega nueva puede contar con cuatro depósitos de fermentación. Varios años después, puede llegar a tener quince o veinte. Si el sistema de distribución original no se diseñó teniendo en cuenta la posibilidad de ampliarlo, las propias tuberías pueden convertirse en un obstáculo.
Sistemas de refrigeración por glicol de la fábrica de cerveza Tiantai
Tiantai concibe la refrigeración con glicol como parte del proceso completo de elaboración de cerveza, en lugar de considerar el enfriador como una máquina independiente.
Un sistema de refrigeración para una fábrica de cerveza puede incluir:
- Depósito de agua con glicol
- Enfriador de glicol para cervecerías
- Bombas de circulación
- Tuberías de distribución de glicol
- Camisas de refrigeración para tanques de fermentación y de clarificación
- Sensores de temperatura y válvulas de control
- Depósito de licor frío
- Intercambiador de calor para el enfriamiento del mosto
- Armario de control
La configuración concreta depende de la capacidad de la fábrica de cerveza, el calendario de producción, los requisitos de fermentación, la distribución del edificio, el clima local y la ampliación prevista.
Los proyectos de cervecerías de Tiantai muestran diferentes configuraciones de refrigeración, entre las que se incluyen depósitos de glicol, enfriadores, tuberías, depósitos de fermentación, depósitos de cerveza clara y equipos de refrigeración del mosto, que funcionan como parte de un sistema completo de cervecería.
Por ejemplo, en un proyecto de fábrica de cerveza en Tiantai se pueden utilizar varias máquinas de refrigeración por glicol en lugar de depender de una sola unidad de refrigeración, mientras que la red de refrigeración se diseña en función de la capacidad de fermentación necesaria y del calendario de producción.
El objetivo no es simplemente producir glicol frío.
Nuestro objetivo es proporcionar la capacidad de refrigeración necesaria a las instalaciones adecuadas, en el momento oportuno, con el control y la flexibilidad suficientes para garantizar el funcionamiento normal, el mantenimiento y la futura ampliación.
