El conocimiento de algunos de los términos asociados con la transferencia térmica ayudará a comprender los elementos que contribuyen a un buen enfriamiento y almacenamiento refrigerado del pescado.
Caliente y frío son sólo términos relativos; por lo tanto, no dan una expresión cuantitativa ni del contenido de calor ni de la temperatura de un cuerpo.
El calor es una forma de energía; la adición o sustracción de calor es lo que da lugar a un cambio de temperatura o a una variación de fase. Por lo tanto, resultará más fácil entender qué acaece durante el enfriamiento si éste se concibe correctamente como una transferencia de calor y no como la adición de algo que se llama “frío”. El calor se puede medir, el “frío” no. La transferencia de calor ocurre en la dirección de la temperatura más baja. En palabras simples, esto significa que el pescado no se puede enfriar sin ayuda de algo que esté más frío y que actúe como receptor del calor que se ha de eliminar del pescado. Por ejemplo, si el hielo está más frío que el pescado, el calor pasará de éste a aquél, bajando así la temperatura del pescado.
El calor específico es el calor que da lugar a un cambio de temperatura. El calor específico de una sustancia es una medida de la cantidad de calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para elevar su temperatura un grado, siempre que no ocurra una variación de fase. El calor específico del agua pura es una caloría por gramo, en condiciones especificadas. Por consiguiente, si se dice que el del pescado es 0,8, esto representa tanto un valor absoluto de 0,8 calorías por gramo, como la relación entre el calor específico del pescado y el del agua. El calor específico puede no ser un valor constante, sino variar, por ejemplo, según la temperatura. Además, sus valores pueden cambiar cuando se produce una variación de fase. Por ejemplo, el calor específico del pescado congelado es del orden de 0,4, es decir, aproximadamente la mitad del valor correspondiente al pescado no congelado.
Las fases en que puede existir un material son tres: como sólido, como líquido o como vapor o gas. Cuando el agua se congela y forma hielo, experimenta una variación de fase. Lo mismo ocurre cuando el agua se evapora y forma vapor. El hielo que se funde y el vapor que se condensa producen agua.
Es posible que un material experimente dos variaciones de fase al mismo tiempo o, expresado de manera más correcta, que omita la fase intermedia, pasando, por ejemplo, de sólido a vapor. Si el hielo se transforma directamente en vapor sin convertirse primero en líquido, esta doble variación de fase se denomina sublimación. La sublimación ocurre también cuando el pescado congelado se deshidrata durante el almacenamiento refrigerado a bajas temperaturas.
El calor latente es la cantidad de calor que absorbe o genera una unidad de masa de un material durante una variación de fase. Así pues, existe un calor latente de licuefacción (cuando el hielo se transforma en agua), un calor latente de evaporación (cuando el agua se convierte en vapor) y un calor latente de sublimación (cuando el hielo se transforma en vapor). En cada una de estas variaciones de fase se añade calor, mientras que en las variaciones inversas -transformación de vapor en líquido, de líquido en sólido o de vapor en sólido- se produce una eliminación o pérdida de calor.
Si una sustancia experimenta un cambio de temperatura o una variación de fase, significa que ha ocurrido una transferencia térmica. El calor se transmite básicamente de tres formas: por conducción, convección y radiación. En la practica, en la mayoría de las situaciones en que se produce una trasferencia térmica intervienen dos de estas formas de transmisión de calor, o incluso las tres.
La conducción es la transferencia térmica obtenida por contacto directo. El pescado que se enfría por contacto directo con el hielo experimenta una transferencia térmica por conducción.
La convección es la transferencia térmica causada por el movimiento natural o forzado de un fluido (líquido o gas). El pescado de una cámara de refrigeración se puede enfriar por transmisión térmica convectiva debido a la circulación del aire, ya sea natural o provocada por un ventilador. Análogamente, el pescado que se halla en agua de mar refrigerada se enfría por convección como consecuencia de la circulación por bombeo del agua refrigerada.
La transferencia térmica por radiación desde una fuente de calor hacia un cuerpo se efectúa sin que se caliente el espacio intermedio y sin necesidad de un material intermedio. El pescado que permanece descubierto al aire libre absorbe el calor irradiado por el sol; y el que está expuesto a una fuente luminosa en un espacio cerrado también experimenta una transferencia térmica radiante.
La velocidad de enfriamiento de un cuerpo caliente que está perdiendo calor por radiación y por convección natural es proporcional a la diferencia de temperatura entre ese cuerpo y su entorno. En términos prácticos, esto significa que cuando se enfría pescado con hielo, la velocidad de enfriamiento será mayor al comienzo, cuando la diferencia de temperatura es más marcada, que un tiempo después, cuando la temperatura del pescado haya disminuido.
Ya sea que la transferencia de calor ocurra en estado estacionario, por ejemplo entre el aire exterior y un contenedor refrigerado, o en condiciones no estacionarias, por ejemplo entre el hielo y el pescado que se está enfriando, los factores que influyen en ella son muy parecidos.
La tasa aumenta con los incrementos de la diferencia de temperatura, de los coeficientes de transferencia térmica y de las áreas de superficie.
Es importante distinguir entre la tasa de transferencia térmica y la tasa de variación de temperatura. Por ejemplo, si tenemos dos pescados de forma parecida, uno de 40 cm y el otro de 30 cm de largo, entre sus áreas de superficie habrá una relación de aproximadamente 16:9. Así pues, si ambos se enfrían con hielo fundente, la transferencia térmica desde el ejemplar más grande será casi el doble de la del pescado más pequeño. Sin embargo, las masas de ambos tendrán probablemente una relación del orden de 64:27. La variación de temperatura depende del calor específico y de la masa, de modo que aunque el pescado más grande tenga una mayor tasa de transferencia térmica, su tasa de variación de la temperatura será menor. En los materiales de poco espesor, la relación masa/área superficial es un indicador de la tasa de variación de la temperatura. En el caso del pescado colocado en hielo, los demás factores son fijos, de manera que la relación masa/área superficial es la única variable (dado que la masa es esencialmente proporcional al volumen, se puede tomar también la relación volumen/área superficial). El pescado pequeño se enfría más rápidamente que el grande; y las especies planas o los filetes, con más rapidez que el pescado redondo del mismo grosor (pero, en general, más lentamente que el pescado redondo del mismo peso o talla).
Cuando se trata de enfriar un material de un espesor muy grande, la transferencia térmica a través del material mismo se vuelve significativa. Independientemente del grado de transferencia térmica en la superficie, la velocidad de enfriamiento real es aproximadamente proporcional al cuadrado del espesor del material.
El calor se transmite a través de las sustancias a velocidades diferentes. La propiedad que indica esta velocidad es la conductividad térmica. Esta es la tasa de transferencia térmica a través de una sección de material de 1 m2 de superficie y un metro de espesor cuando la diferencia de temperatura es de 1°C. Las unidades son kcal/m/m2h °C o, de manera simplificada, kcal/mh °C.
El Sistema Internacional de Unidades se utiliza ahora ampliamente; en la siguiente tabla se indica cómo efectuar algunas conversiones relacionadas con dichas unidades.
| Para obtener | a partir de | multiplicar por | |
|---|---|---|---|
| 9,807 | kg/m2 | Newton por metro cuadrado, pascales (N/m2) (Pa) | 0,1020 |
| 0,9807 | kg/m2 | milibares (mb) | 1,020 |
| 6895 | lb/pulgadas al cuadrado (lb/in2) (psi) | Pascales (N/m2) (Pa) | 0,000145 |
| 0,01450 | milibar (mb) | lb/in2 (psi) | 68,95 |
| 4,187 | kcal | kilojulios (kJ) | 0,2388 |
| 0,9479 | kJ | Unidades térmicas británicas (Btu) | 1,055 |
| 1,163 | kcal × 1 000 | kWh | 0,8598 |
| 0,2778 | MJ | kWh | 3,6 |
| 3,413 | W | Btu/h | 0,293 |
| 1,341 | kW | hp (británicos y EE.UU.) | 0,746 |
| 1,359 | kW | hp (métrico) | 0,736 |
| 12 | tonelada de refrigeración (EE.UU.) | Btu/h × 1 000 | 0,08333 |
| 3,517 | tonelada de refrigeración | kW | 0,284 |
| 1,163 | kcal/h | W | 0,8598 |
| 1,163 | kcal/m2h°C | W/m2 °C | 0,8598 |
| 0,317 | W/m2 | Btu/pies2 h (Btu ft2 h) | 3,155 |
| 0,1761 | W/m2 °C | Btu/ft2 h°F | 5,678 |
| 1,163 | kcal/m h°C | W/m °C | 0,8598 |
| 6,935 | W/m °C | Btu/in/ft2 h°F | 0,1442 |
| 0,2388 | kcal/kg °C | kJ/kg°C | 4,187 |
| 0,2388 | kJ/kg°C | Btu/lb°F | 4,187 |
| Multiplicar por esta cifra | para convertir | en |
