CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención se relaciona con un dispositivo autónomo de refrigeración portátil para productos agrícolas y agroindustriales como frutas, verduras u hortalizas en general, y en particular cerezas, acoplable a bins, el cual es utilizado en el campo o en terreno en instantes posterior a la cosecha y, está destinado a bajar las tasas de respiración de los productos antes mencionados, desde el momento posterior a su cosecha hasta llegar al packing.

ANTECEDENTES La cereza en particular, al ser cosechada en su punto de madurez óptimo, es una fruta muy sensible a la temperatura y humedad ambiental, pues éstas están relacionadas con la tasa de respiración y deshidratación de la misma. Desde su cosecha a su entrada en las cámaras de refrigeración pueden pasar varias horas (entre 3 y 5 horas) en las que la fruta sufre una degradación que acorta su tiempo de vida y reduce su valor, aparte de perder peso.

La reducción de esta degradación pasa por reducir el tiempo que la cereza está expuesta a altas temperaturas, lo cual ocurre por llegar más rápido a la camera o por enfriar in-situ.

La industria de la cereza tiene asumido en su negocio un importante nivel de merma de producto, con impacto directo en la facturación y en los márgenes, asociado al calor durante la cosecha, lo que ha llevado a reducir horarios y limitar condiciones ambientales de la misma, con los consiguientes problemas logísticos y costos añadidos. También se han introducido buenas prácticas para reducir el impacto del calor y de la sequedad, pero el margen de mejora es importante.

Por ejemplo, para un día típico de cosecha en Rancagua, con temperaturas entre los 15 ^Q C y 26 ^Q C y humedades entre el 37% y el 60%, sólo la merma en masa por deshidratación en 3 horas se acerca al 1 %, lo que supone casi 13 US$ de pérdidas directas de ingresos (para un bin de 272 kg a 5 US$/kg). A estas hay que añadir la pérdida del pedicelo, el pitting y el brusing que se minimizan cuando la fruta está convenientemente hidratada.

En la línea de proceso y distribución de la cereza, juega un rol muy importante la calidad de la fruta, la que se mide a través de parámetros tales como calibre, color, firmeza y dulzor, para lo cual es de suma importancia el control de la temperatura una vez cosechada la fruta, para mantener su vida útil. Dentro de esta línea de proceso, la cosecha es una de las etapas menos controladas desde el punto de vista higrotérmico, donde las altas temperaturas en este periodo y los manejos asociados, causan merma en el producto, perdiendo firmeza, y acelerando las tasas de respiración de la fruta y por lo tanto la vida útil pos cosecha, al consumir sus reservas de sólidos solubles, lo que reduce su potencial de almacenaje, fundamental para la fruta que debe afrontar destinos lejanos (a 25 ^Q C la fruta respira 10 veces más rápido que a 0 ^Q C). Para controlar en parte esta situación, en la actualidad se restringe la jornada diaria de cosecha y en condiciones de temperaturas bajo los 30°C, lo que limita aún más su estrecha ventana de cosecha. La exposición a altas temperaturas en la cosecha también se manifiesta en etapas posteriores del proceso tanto en packing, como en la comercialización, provocando problemas tales como la deshidratación del pedicelo, que es un tejido verde, que se torna cada vez menos brillante, hasta llegar a estar oscuro y seco, lo que da al fruto un aspecto de 'poco fresco' que causa rechazo en los consumidores, pudiendo provocar desprendimiento de éste, lo que es motivo de descarte en la selección. Por otra parte, la deshidratación de la fruta la hace más proclive al "pitting" (hendiduras), que es un problema recurrente en esta especie.

Una forma de mitigar en parte estos problemas es reduciendo la tasa de respiración del fruto. Esto se puede hacer adelantando la cadena de enfriamiento desde la cosecha y sobre todo manteniendo una buena humedad relativa óptima, de 85 a 90% alrededor del fruto durante todo su proceso. Debido a que la respiración es una de las principales causas del deterioro, todas las prácticas que tiendan a disminuirla redundarán en una mejor y más larga conservación. Para eso es deseable que la temperatura óptima de la fruta a la recepción en packing, sea inferior a 20°c, en un periodo menor de 4 horas. Actualmente el rango de temperatura que ingresa la fruta puede alcanzar hasta los 28°C. El estado del arte ha tratado de mitigar estos problemas mediante variadas soluciones. Por ejemplo, el documento CN205607010 se refiere a una tecnología de enfriamiento de frutas y hortalizas hasta cerca de su punto de congelación usando un sistema de refrigeración centralizado dentro de un packing. El sistema comprende una rejilla de ventilación, un ventilador de introducción de aire exterior y una pluralidad de tubos de escape dispuestos en la cubierta, los cuales se extienden hacia abajo por el interior con el fin de controlar temperatura. El extremo inferior de cada tubo de escape comprende una pluralidad de orificios para extracción de aire. El aire frío es introducido en unas tuberías, para ser enviado al ventilador que inyecta el aire y está fijado debajo de la rejilla de ventilación. El ventilador es manejado mediante un controlador. Otra solución la plantea el documento CN201312536. En este documento se describe un dispositivo de mantenimiento de frutas, verduras y flores en un almacén. El dispositivo comprende entrada de aire dispuesta en una carcasa; en la carcasa está dispuesto un depósito de reacción con una luz provista en una salida de aire y una entrada de aire. En la entrada de aire se dispone un filtro de aire. Entre el filtro de aire y la entrada de aire se dispone de un ventilador de aire de circulación.

La principal diferencia de las soluciones descritas anteriormente, es que están diseñadas para su uso en los packings tomando el aire frío de sistemas de generación centralizados y por lo tanto no son aplicables, en ningún caso, al campo o terrenos, por lo que no resuelven la problemática objeto de esta invención Tampoco aparecen ser soluciones que puedan ser adaptables y transportables, de tal forma que puedan usarse en cualquier bin.

Además, el hecho de ser soluciones substitutivas de los bins, interfiere en el proceso productivo a la par que debería substituirse toda la logística de almacenaje. SOLUCIÓN TÉCNICA

Para solucionar dichas problemáticas, se plantea la implementación de un dispositivo autónomo de refrigeración portátil para frutas, adaptable a los bins, el cual es utilizado en el campo o en terreno durante y en instantes posteriores a la cosecha. Este dispositivo convierte los contenedores convencionales de cerezas, los bins, en refrigeradores autónomos, para el transporte desde el mismo árbol hasta el camión refrigerado.

El dispositivo de la presente invención busca reducir al máximo dichas mermas acondicionando la atmosfera interior de los contenedores o bin donde se coloca el fruto, desde el momento de la cosecha hasta su ingreso en las cámaras de packing. El dispositivo consistente en una tapa compatible con los distintos bin del mercado capaz de tratar el aire interior para mantener las condiciones requeridas de temperatura y humedad, en unos 20 ^Q C y sobre el 80% respectivamente, prácticamente todo el día, incluyendo las horas del mediodía y la tarde, lo que incluso permite alargar el horario de cosecha más allá de las 14:00.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 consiste en una vista del dispositivo montado sobre un bin, de acuerdo a una modalidad de la invención. La figura 2 consiste en vistas en perspectiva, frontal, superior e inferior de la cubierta o tapa del dispositivo, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La figura 3 consiste en vistas en despiece de los elementos que conforman la cubierta o tapa del dispositivo, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La figura 4 consiste en un esquema con acumulación en hielo, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La figura 5 consiste en un esquema con generación de frió con compresor, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La figura 6a consiste en un esquema de la cobertura o "abrigo" en posición para disponerse sobre el dispositivo, de acuerdo a una modalidad de la invención. La figura 6b consiste en un esquema de la cobertura o "abrigo" dispuesto sobre el dispositivo, de acuerdo a una modalidad de la invención. La figura 6c consiste en un esquema de la sujeción de la cobertura o "abrigo" con el dispositivo, de acuerdo a una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un dispositivo (1 ) autónomo de refrigeración portátil para productos agrícolas y agroindustriales, como frutas, verduras u hortalizas en general, en particular cerezas, acopable a bins, el cual es utilizado en el campo o en terreno en instantes posterior a la cosecha

El dispositivo (1 ) comprende al menos una cubierta o tapa (2) para un bin (3), donde dicha cubierta o tapa (2) es dispuesta para tratar el aire interior con el fin de mantener las condiciones requeridas de temperatura y humedad óptimas autónomamente, enfriando el interior del bin haciendo circular aire frío y húmedo entre las cajas de cerezas, a la par que inyectando agua, aumentando así su humedad relativa y la transferencia de calor entre las cerezas. El dispositivo (1 ) comprende además una cobertura (4) o "abrigo", dispuesta de manera tal que envuelve el bin (3) y evita la salida de aire y de frío. En una modalidad de la invención, dicha cobertura (4) o abrigo es sujetada al dispositivo mediante ganchos (A), sujetado a dispositivo (1 ) mediante tensores (B) y cuerdas (C).

En una modalidad de la invención, la cobertura (4) corresponde a una pieza textil compuesta por una lámina reflectante por la cara interior, un aislamiento térmico intermedio y una lámina el exterior, donde dicha lámina exterior es preferentemente de PVC. En una modalidad de la invención, la cobertura (4) está conformada de una sola pieza, preferentemente en forma de T, con segmentos cuadrados iguales, preferentemente cinco, tres en una dirección y tres en otra dirección, perpendicular a la primera dirección, compartiendo el segmento de intersección. Dicha cobertura (4) se coloca pasando por debajo del bin (3) los dos segmentos que constituyen la base de la T, de forma que levantando todos los segmentos se cubren las cinco caras del paralelepípedo conformado por el bin (3), a excepción de la cara superior. Los segmentos cuadrados laterales de la cobertura (4) se unen entre ellos con un medio de unión, preferentemente un velero, sobre una doble tapeta para garantizar la máxima estanqueidad, mientras que en sus aristas superiores se cuelgan con unos ganchos plásticos que agarran la arista del bin (3).

En una modalidad de la invención, la cubierta o tapa (2) para bin (3) comprende al menos un sistema de alimentación y acumulación eléctrica (5), al menos un sistema de control (6), al menos un sistema de generación de frío (7), al menos un sistema de distribución de frío (8), al menos un sistema de retorno de aire (9) y al menos un sistema de aporte de humedad (10).

El sistema de alimentación y acumulación eléctrica (5) es responsable de alimentar todos los sistemas (6, 7, 8, 9, 10). En una modalidad de la invención, el sistema de alimentación y acumulación eléctrica (5) comprende al menos un panel fotovoltaico integrado (5a) dispuesto sobre la cubierta o tapa (2), al menos un conector (5b) para la recarga de baterías, al menos una batería eléctrica (5c) para garantizar la autonomía del sistema de alimentación y acumulación eléctrica (5); al menos un regulador (5d) de carga para controlar ambas fuentes de carga y el proceso de descarga, incluyendo un rectificador para la conexión AC; y al menos una protección eléctrica. El sistema de control (6) es responsable de controlar integrado de los sistemas y de generar las indicaciones necesarias. El sistema de control (6) está basado en un microprocesador y tiene las siguientes entradas, salidas y prestaciones:

Entradas:

- Temperatura interior del bin en la parte alta

- Temperatura interior del bin en la parte baja

- Temperatura ambiente

- Nivel de carga de la batería

- Potencia disponible en panel solar

- Selección de programa

Salidas:

- Control de velocidad de ventiladores

- Control de operación de compresor

- Control de velocidad de bomba recirculadora

- Control de carga de la batería

- Indicador de programa seleccionado

- Indicador de nivel de carga de batería

- Indicador de temperaturas

- Indicador de alarma

Prestaciones:

- Mediante un selector del modo de operación, el operario puede seleccionar distintos programas asociados al tiempo de residencia esperada de las cerezas. En función de este input y de la carga de la batería, el sistema de control establece la pauta de generación y distribución de frío, que será más intensa cuanto menos tiempo de residencia esperado. De esta forma el sistema busca optimizar al máximo sus recursos energéticos para lograr la menor temperatura posible.

- Una vez establecida la pauta de operación, el sistema de control activa los elementos de producción y distribución de frío con la potencia deseada y va controlando la evolución de la temperatura. En el caso que el régimen de disminución de temperatura no sea adecuado a la potencia entregada, el sistema genera una alarma para la revisión de la colocación del abrigo.

- El control de carga permite también la conexión a la red eléctrica

- El sistema gestiona también la información a mostrar a través de un panel con un display que muestra secuencialmente temperatura ambiente, temperatura en zona alta del bin, temperatura en zona baja del bin y tiempo estimado de funcionamiento. A parte del display, mediante leds se indica:

o En funcionamiento

o Alarma de abrigo

o Alarma de carga de batería (bajo 10 min)

o Alarma de malfunción

El sistema de generación de frío (7), en esta modalidad de la invención, puede operar de al menos dos formas: por acumulación de hielo o por ciclo de compresión. Sin perjuicio de lo anterior, el sistema de generación de frío (7) eventualmente podría utilizar tecnologías de producción de frío alternativas. Para el caso por acumulación de hielo, la cubierta o tapa (2) comprende un acumulador (7a) estanco de agua que acumula energía de forma sensible (por su temperatura) y latente (por el cambio de fase de agua a hielo). Dicho acumulador (7a) comprende en su interior un intercambiador de calor hielo/agua, que podría ser un serpentín metálico, preferentemente de cobre, o un elemento equivalente. Por dicho serpentín circula un líquido portador de calor, que en este diseño es agua glicolada al 10%, pero podría ser un fluido equivalente en prestaciones térmicas. El acumulador plástico, está aislado en todo su contorno mediante poliuretano. El serpentín tiene una conexión al sistema de distribución de frío (8) y otra a un intercambiador de calor, ambas en ida y retorno. Cuando el dispositivo está en el centro de operaciones donde se realiza la recarga del dispositivo (1 ), se conecta a través del intercambiador a una red de agua glicolada a -10 ^Q C que congela el contenido de agua del acumulador (7a). Cuando el sistema de generación de frío (7) está en operación, el agua glicolada del serpentín circula hacia sistemas de generación de aire frío y va fundiendo el hielo con la temperatura de retorno más elevada. Esta recirculación se hace mediante una bomba activada a demanda por el sistema de control. Los sistemas de generación de aire frío pueden corresponder a intercambiadores agua-aire, radiadores, con ventilación forzada.

Para el caso por ciclo de compresión, la cubierta o tapa (2) la tapa incluye un compresor (7b), preferentemente un compresor de alta eficiencia energética alimentado por el sistema eléctrico, que conforma un ciclo de refrigeración con un evaporador, un condensador y una válvula de expansión. El evaporador está diseñado como intercambiador refrigerante-aire, en lo que es equivalente a un sistema de expansión directa con ventilación forzada. El condensador está diseñado de igual forma, incluyendo también un sistema de ventilación forzada que intercambia con el aire exterior, a través de rejillas de adquisición y expulsión de aire dispuestas en los laterales de la tapa.

Finalmente, el sistema de distribución de frío (8) realiza la difusión del frío a las cerezas mediante convección forzada sobre la zona exterior de cada una de las cajas (tótems) de cerezas y por conducción entre las propias cerezas que se encuentran al interior de las cajas.

Para mejorar la transferencia de calor, el sistema de aporte de humedad (10) inyecta también pequeñas dosis de agua fría para mejorar la transferencia de calor en la parte interior del arreglo. Para lograr una circulación continua que permita aportar potencia al volumen interior, el sistema de retorno de aire (9) recircula el aire por entre los tótems succionado en la parte superior del bin desde la parte baja de la tapa y generando una sobrepresión con aire frío en la parte baja del bin. Para ello, el sistema de distribución de aire frío (8) comprende una pluralidad de ventiladores (8a) que generan el movimiento de aire desde la parte alta del bin hacia los intercambiadores de calor que aportan el frío desde el sistema de generación de frío (7), para posteriormente inyectarlo en la parte baja del bin mediante una pluralidad de tubos plásticos flexibles (8b) que se disponen entre las cajas de cerezas. De esta forma se genera una corriente de aire frío ascendente que se va calentando a medida que intercambia calor con las cajas de cerezas hasta que es succionado por el sistema de refrigeración para su recirculación.