Rational efficiency in agro-industrial process with cold chain: Thermodynamic and exergoeconomic measurement

Eficiencia racional en un proceso agroindustrial con cadena de frío: Medición termodinámica y exergoeconómica

La cadena de frío es la sucesión de eslabones como el preenfriamiento, la refrigeración, la congelación y el transporte refrigerado. Las variables físicas del proceso de transferencia de calor son el control de temperatura, la humedad relativa, el punto de rocío y la superficie de enfriamiento. Este trabajo tiene como objetivo resaltar el uso de herramientas termodinámicas como la exergía, la anergia y la entropía para medir la eficiencia racional en los diferentes equipos y flujos de un proceso térmico, a través de una metodología transversal que cuantifica las eficiencias de forma relativa, absoluta y comparativa. Este estudio se centró en la estructura productiva de la cadena de frío agroindustrial por compresión de vapor (refrigerante R404A), para el procesamiento de carne en canal, en el "Rastro Frigorífico Servicios Integrales del Bajío-TIF 333" en la ciudad de León-Guanajuato, región central de México. Los resultados de la literatura permitieron clasificar los puntos críticos de mayor destrucción de exergía, y los equipos improductivos responsables de ineficiencias y producción de residuos, que impactan la estructura de costos ocultos del proceso, y afectan negativamente la sostenibilidad del proceso.

Este trabajo integra los conceptos termodinámicos y de productividad que dirigen el aprendizaje no lineal de la ciencia termodinámica, relevantes en la formación de un ingeniero.

I. INTRODUCCIÓN

Las relaciones entre entropía, exergía y anergía (irreversibilidad) están inmersas en la información y organización de los ciclos dinámicos en la producción industrial finita. El concepto de proceso se refiere a un sistema termodinámico, que interactúa con su entorno y depende de sus límites o fronteras, del nivel de agregación de la producción (recursos, componentes y relaciones), y de su información, para medir la eficiencia del sistema y la productividad de los procesos.

La exergía se aplica al análisis de los procesos industriales en estado estacionario. El proceso genera productos funcionales, residuos y productos no deseados. La exergía es el criterio para determinar la eficiencia a través de la exergía destruida en cada etapa, generada por las irreversibilidades (residuos), que corresponden a la ineficiencia del proceso ^[1]. La exergía proporciona criterios para desarrollar teorías, modelos y aproximaciones basadas en la termodinámica, que pueden aumentar el poder predictivo y analítico en las ciencias básicas y ambientales, y en la ecología y la ecología industrial ^[2].

El teorema de sustitución de Gouy-Stodola explica que la exergía destruida es proporcional a la entropía generada, y que las irreversibilidades generan entropía y, por tanto, destruyen exergía.