Para que la fruta no se «sude» durante el transporte: gemelos digitales para camiones frigoríficos
Investigadores de la Empa validan el gemelo digital de un camión frigorífico mediante un transporte real de naranjas
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Aunque la fruta se transporta en camiones refrigerados, la temperatura suele variar dentro de la carga. Los palés que no se han refrigerado lo suficiente, los embalajes inadecuados o un apilamiento incorrecto favorecen la aparición de focos de calor. Investigadores de Empa han desarrollado un gemelo digital de un camión frigorífico para optimizar los transportes y evaluar mejor la vida útil de los alimentos.
Para que la fruta se mantenga fresca tras la cosecha, debe refrigerarse de manera uniforme también durante el transporte. Sin embargo, en la práctica esto no es tan sencillo, ya que un camión frigorífico a plena carga es un sistema complejo: el aire frío debe circular entre cajas de cartón y palés apilados de forma compacta. El éxito de este proceso depende de la velocidad del flujo de aire, del embalaje y de la disposición de los palés. Sin embargo, a menudo la temperatura solo se supervisa con un único sensor. Aunque este registra una curva de temperatura a lo largo de todo el trayecto, solo mide la temperatura en su ubicación concreta. Por ello, los investigadores de la Empa quieren utilizar un camión frigorífico virtual para hacer visibles los posibles focos de calor y su influencia en los alimentos. «Nuestro gemelo digital simula la circulación del aire y la transferencia de calor en todo el compartimento de carga. De este modo, podemos estimar qué temperaturas reinan en los distintos puntos de la carga», explica la investigadora de la Empa Elisabeth Tobler.
Un camión frigorífico virtual
Así, los investigadores de la Empa recrearon digitalmente, por ejemplo, un camión frigorífico cargado con naranjas y limones. El modelo basado en la física calcula cómo fluye el aire refrigerado a través de los distintos envases y cómo se transfiere el calor entre el aire y las frutas. Para ello, tiene en cuenta también las temperaturas de las frutas al inicio del trayecto, así como la pequeña cantidad de calor que estas generan por sí mismas a través de la respiración. Para poner a prueba el gemelo digital del camión frigorífico, los investigadores lo alimentaron con datos reales sobre la carga, las temperaturas iniciales y el aire refrigerado durante el trayecto. Para ello se utilizó un transporte comercial desde Nauplia, en Grecia, hasta Pratteln, en Suiza. Los 31 palés con naranjas y limones se refrigeraron previamente durante unas 24 horas y, a continuación, se transportaron durante cuatro días a una temperatura de entre cuatro y seis grados.
A continuación, los investigadores compararon las temperaturas calculadas por el gemelo digital con los datos de medición reales. Durante el embalaje de la fruta, se colocaron un total de 108 sensores en distintos puntos de la carga. 97 de ellos registraban la temperatura de la fruta, mientras que los restantes medían, entre otras cosas, la temperatura del aire, así como el aire de entrada y de retorno del grupo frigorífico. «Para el gemelo digital, esta fue una prueba exigente», afirma Tobler. «Al principio, no todas las frutas se habían enfriado de manera uniforme, y las naranjas y los limones se encontraban en envases diferentes. A pesar de ello, el modelo pudo reproducir bien las principales variaciones de temperatura en la mayoría de los puntos».
Los palés calientes influyen en la carga
Sin embargo, las mediciones también pusieron de manifiesto algunas desviaciones puntuales. Durante el trayecto, las naranjas situadas en el centro del camión se calentaron más de lo que había previsto el modelo de la Empa: su temperatura subió de unos 7,7 a hasta 10,8 grados, a pesar de que el aire de refrigeración era notablemente más frío. «Supusimos que, junto a los palés afectados y supervisados, había otros palés que no se habían enfriado lo suficiente y que no estaban equipados con sensores», explica Tobler.
Por ello, en un segundo cálculo, los investigadores aumentaron su temperatura inicial estimada de unos 5,4 a 10 grados. A raíz de ello, la evolución de la temperatura simulada coincidió mucho mejor con los valores de medición reales. «En la simulación pudimos comprender cómo se transfería el calor de un palé a otro y cómo se transportaba más allá con la corriente de aire. De este modo, el modelo respaldó nuestra hipótesis», afirma la investigadora de la Empa.
Además, quedó patente que el sistema de refrigeración de un camión tiene una capacidad limitada para enfriar posteriormente la fruta que ya está caliente en el interior de un palé cargado a rebosar. Los sistemas de refrigeración están diseñados principalmente para mantener la temperatura de la mercancía preenfriada. Si la fruta se carga a una temperatura demasiado alta, también afecta a los palés adyacentes durante el transporte.
El embalaje también desempeña un papel decisivo. En el transporte analizado, las cajas de limones contaban con aberturas de ventilación en varios lados, mientras que en las cajas de naranjas los lados cortos estaban cerrados. «En un embalaje no solo importa su aspecto o su estabilidad», afirma Tobler. «También debe permitir que el aire frío llegue a la mercancía. Es igualmente importante que los palés estén alineados de manera uniforme y que las aberturas no queden bloqueadas por cajas adyacentes».
Visión global de toda la carga
El gemelo digital puede utilizarse, en un primer momento, como herramienta de simulación. Las empresas de logística y los productores podrían utilizarlo, por ejemplo, para analizar cómo afecta a la distribución de la temperatura un nuevo embalaje, una disposición diferente de los palés o la circulación del aire. Según Elisabeth Tobler, las empresas con transportes estandarizados que utilizan habitualmente los mismos camiones, embalajes y patrones de carga se beneficiarían especialmente de ello.
En el futuro, el modelo también debería complementar los sistemas de vigilancia. Para ello, se conectará con datos reales de sensores procedentes de un transporte en curso. El sensor proporciona la referencia con la realidad, mientras que el modelo deduce a partir de ella las condiciones en todo el espacio de carga. «Muchos de los datos necesarios ya se recogen. Lo fundamental es reunirlos y utilizarlos en el lugar y el momento adecuados», afirma Tobler. De este modo, los importadores podrían detectar, incluso antes de la llegada de un envío, qué palés han estado expuestos a temperaturas más elevadas y deben someterse a un control más exhaustivo. Los productos con una vida útil previsiblemente más corta podrían salir a la venta de forma selectiva antes. «A largo plazo, se trata de una supervisión de la cadena de suministro basada en datos», añade el investigador de la Empa Thijs Defraeye. «El gemelo digital no solo debe mostrar las temperaturas, sino también ayudar a las empresas a gestionar de forma más específica sus transportes y la manipulación de la mercancía que llega, reduciendo así las pérdidas de alimentos».
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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