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Poliuretano - Boletín agropecuario

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Optimización de los Costos de la Refrigeración de Cámaras para Semillas


1 Introducción

La creciente incorporación de tecnología en las actividades rurales ha traído, en los últimos años, un importante caudal de nuevas oportunidades de negocios y de mejoramiento de la rentabilidad, en algunos tipos de explotaciones.

La refrigeración de las sementeras, o cámaras para el almacenamiento de semillas, puede ser considerada como un caso paradigmático. Tradicionalmente se depositan las semillas, ya embolsadas, en galpones de estructuras metálicas con paredes y techos de chapa. En estas condiciones, las semillas sobrantes de una campaña quedan almacenadas hasta el comienzo de la próxima, durante casi un año. De esta manera quedan expuestas a las altas temperaturas durante la temporada de verano, con significativas mermas en su rendimiento posterior.

La experiencia ha demostrado que el enfriamiento y el control de la humedad en los depósitos permite conservar las características originales de germinabilidad de las semillas, evitando con ello las importantes pérdidas económicas que se producen habitualmente cuando las semillas quedan depositadas en condiciones de temperatura y humedad inadecuadas durante prácticamente un año.

La industria ha desarrollado equipos de enfriamiento y de control de la humedad, cuyo rendimiento y costo operativo puede ser mejorado sensiblemente mediante la colocación de una aislación térmica de espuma rígida de poliuretano (PUR) en paredes y techos de las cámaras de almacenamiento.

En el presente trabajo se desarrolla un ejemplo para determinar los espesores de aislación de espuma rígida de poliuretano (PUR) más convenientes, desde el punto de vista económico, para una cámara de semillas de maíz, localizada en el sur de la provincia de Santa Fe.


2 Condiciones Higrotérmicas Recomendadas

Para lograr óptimas condiciones de almacenaje de las semillas de maíz se ha determinado la conveniencia de observar un parámetro que combina la temperatura con la humedad relativa, en el interior de la cámara. El valor del parámetro se forma con la suma de la temperatura (tomada en grados Fahrenheit) y de la humedad relativa ambiente (en por ciento). Se recomienda que el valor de este parámetro, al que conviene mantener durante el período de almacenaje, sea igual a 100, lo que se logra, preferentemente, con una temperatura de 10°C (50°F) y una humedad relativa del 50 %.


3 Aislación Térmica

Para optimizar los costos y los rendimientos del enfriamiento y control de humedad de las cámaras es necesario disponer una aislación térmica apropiada en los techos y en las paredes.

Para las condiciones operativas del enfriamiento de semillas, en la localización considerada, no resulta imprescindible la aislación térmica de los pisos, aunque ello puede ser conveniente desde el punto de vista económico. En la mayoría de los casos puede ser recomendable una aislación perímetral de los pisos, lo que se analiza en un trabajo separado.

Por su facilidad de colocación, tanto en obras nuevas, como en obras existentes, la espuma rígida de poliuretano (PUR) aparece como el medio más idóneo para lograr una excelente aislación térmica. Posee el coeficiente de conductividad térmica ( ) más reducido de los materiales aislantes conocidos, lo que significa que se logra el mejor efecto aislante con el menor espesor. Posee una excelente adherencia al sustrato, muy buena resistencia a la humedad y compatibilidad química a los solventes a base de hidrocarburos.

Desde hace muchos años se lo emplea en diferentes aplicaciones de aislación térmica en explotaciones rurales, por lo que existe una amplia experiencia en cuanto a la bondad y durabilidad del producto.

En los cálculos realizados para este trabajo se han supuesto las siguiente propiedades físicas del PUR [1]:

Densidad 40 kg/m³
Conductividad térmica (a 10 °C) 0,026 W/mK
Resistencia a la compresión (mín. ) 150 kPa

Se han supuesto los precios corrientes de aplicación, en plaza, para obras de magnitud asimilable a una cámara típica para almacenaje de semillas. Asimismo, se consideraron los precios y rendimientos usuales, para los equipos de frío.


4 Espesores Económicos de Aislación Térmica

Las normas IRAM [2] dan una definición para el espesor económico de una aislación térmica, la que adaptada al presente caso, quedaría así: Espesor económico, es aquel que tiene en cuenta los intereses económicos del propietario o del usuario del edificio en cuestión. Para calcular su magnitud se balancean los costos de amortización e intereses sobre el capital invertido para la aislación térmica, en relación con los que corresponden a los equipos de frío, incluyendo sus costos de mantenimiento, energía consumida, etc. La magnitud de estos espesores económicos se ve influenciada, entre otros, por los parámetros climatológicos correspondientes al lugar de emplazamiento del edificio a analizar.

En los gráficos incluidos en este trabajo se han calculado los costos de funcionamiento, desde el punto de vista térmico, de 1 m² de techo y 1 m² de pared. Para ello se sumaron los costos de amortización, mantenimiento e intereses sobre el capital invertido amortizado de la capacidad de frío necesaria para compensar las ganancias de calor (en verano) a través de esas superficies unitarias, y de su aislación térmica, con espesores de PUR de 0 a 12,5 cm. Se sumaron, además, los costos de la energía eléctrica, tomando diferentes tarifas para la misma, para tener en cuenta la diversidad de tarifas que se presenta en este aspecto, según los casos. Los parámetros climatológicos considerados corresponden a la zona sur de la provincia de Santa Fe.

En la figura 1 se muestra la variación del consumo de energía por m² de techo en función del espesor de la aislación de poliuretano y en la figura 2 se aprecia la variación de los costos de funcionamiento para diferentes tarifas eléctricas, y en ambos casos, como se ha dicho, para espesores de PUR de 0 a 12,5 cm. El espesor económico es aquel, que presenta el menor costo de funcionamiento para una tarifa de energía dada.

Figuras 1 y 2

Las figuras 1 y 2 prueban, palmariamente, lo antieconómico que resulta la no-aislación, como así también los espesores de aislación demasiado reducidos.

Para poder analizar más detalladamente esta cuestión, se han graficado los consumos de energía y los costos de funcionamiento para espesores de aislación de PUR de 5,0 a 12,5 cm, tanto para las paredes como para los techos (figuras 3 a 6). De esta manera se obtiene una escala, en los gráficos, que permite apreciar las economías que se logran, en el funcionamiento de la cámara, optimizando los espesores del aislante. Porque en realidad, observando la figura 2, da la impresión de que una aislación de 2,5 a 5,0 cm, resuelve la cuestión de una manera aceptable.

Ello, sin embargo, no es así. Si nos detenemos en la figura 6, que ha sido elaborada con los mismos números que la figura 2, pero con otra escala, podemos apreciar que el espesor económico (el del costo de funcionamiento óptimo, o sea el más reducido) para la tarifa de 0,15 $/kWh es de 10,0 cm (costo funcionamiento 4,00 $/m²año). Si se hubiese adoptado un espesor de 5,0 cm de PUR, el costo de funcionamiento sería de 5,20 $/m²año, o sea un 30% más. Cabe preguntarse, a esta altura, en el mundo globalizado de hoy con máximas exigencias en cuanto a la competitividad, si alguien está en condiciones de "regalar" un 30% de uno de sus costos principales, sin hipotecar gravemente el provenir de su empresa.

Figuras 3 y 4

Figuras 5 y 6

Se debe señalar la gran importancia que juega el costo de la energía en la economía de funcionamiento de la cámara. Las figuras 4 y 6 permiten apreciar, de cómo aumenta la necesidad de aislación, conforme sube la tarifa de la energía.

5 Conclusiones

Los consumos de energía eléctrica y especialmente los costos de funcionamiento (costo del frío y de la aislación) graficados para las paredes y el techo de una cámara para semillas de maíz, calculados para el clima de la zona sur de la provincia de Santa Fe, permiten deducir los espesores de aislación de espuma rígida de poliuretano (PUR) más convenientes, desde punto de vista económico, para distintas tarifas de la energía eléctrica. En particular, en las figuras 4 y 6 facilitan un ajuste "fino" del espesor óptimo para el clima y las tarifas consideradas.

Es obvio que, así como cada obra presenta sus particularidades, y los precios y rendimientos de los equipos de frío y de la aislación térmica tienen sus variaciones, según los casos, es posible y conveniente realizar un estudio detallado para cada obra, para optimizar aún más el diseño, especialmente cuando los proyectos son de una magnitud considerable.

Las herramientas de cálculo y diseño disponibles, y que han sido empleados en este trabajo, permiten ajustar las condiciones de proyecto de modo de lograr la solución óptima, desde el punto de vista económico.


Referencias Bibliográficas:

[1] Paul Ulrich Bittner: Aislaciones térmicas económicas de poliuretano en los climas de Argentina, ICI Argentina S.A., Buenos Aires: noviembre 1997

[2] Norma IRAM 1739: Materiales aislantes térmicos. Espesores de uso. Vocabulario y criterios de aplicación. Buenos Aires: mayo de 1996
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Poliuretano - Boletín técnico
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La ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo tiene legislado esta cuestión desde hace muchos años. Ha establecido un parámetro higrotérmico, que se calcula a partir de las temperaturas de globo y de bulbo húmedo en el interior del edificio a controlar.


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