Introducción
La iniciativa europea Cool-Save ha reconocido el impacto energético de las instalaciones para la refrigeración al asegurar que los procesos para proveer aire acondicionado y refrigeración suponen entre el 15% y el 20% del consumo energético global. Así mismo, el informe “Improving Cold Storage Equipment in Europe” (parte del projecto ICE-E) nos indica que entre el 60% y el 70% de la energía eléctrica utilizada en instalaciones de almacenamiento es destinada a la refrigeración, mientras que la Asociación Alemana de Almacenes Frigoríficos (VDKL) afirma que, teniendo en cuenta el consumo energético absoluto de los almacenes frigoríficos, la instalación de frío industrial implica 2/3 del mismo y el 25% del gasto total de las compañías usuarias de frío.
Por toda esta serie de datos, la UE ha subrayado la urgencia de adoptar líneas de actuación para lograr un ahorro efectivo de la energía en este sector y ha situado la eficiencia energetica refrigeracion industrial como uno de los principales pilares de la Agenda 2030. En concreto, el objetivo es alcanzar la meta que se especifica en el texto “Energía limpia para todos los europeos”: conseguir que los EM aumenten su eficiencia energética en un índice superior al 30%. Este y el resto de objetivos definidos en el susodicho documento dependen en gran medida de conseguir una mejora en los procesos de mantenimiento frio industrial para paliar las graves consecuencias que acarrea el cambio climático.
No obstante, debemos tener en cuenta que esto no supone un reto de igual envergadura para todos los países. En la economía española, por ejemplo, la industria alimentaria (principal demandante de equipamientos de refrigeración) supone una parte mucho más importante de la actividad industrial que en otras naciones europeas. Además, su clima y geografía también tienen implicaciones importantes sobre las tasas de consumo energético en otros sectores industriales (distribución de alimentos, farmacéuticas, hostelería, servicios sanitarios, automoción, telecomunicaciones, etc.).
Esto ha llevado a que en Gradhoc, como negocio digital especializado en refrigeración y en mantenimiento de instalaciones frigorificas hayamos optado por dedicar un alto porcentaje de nuestros recursos al avance en I+D+i para responder, de este modo, a las necesidades de nuestros clientes, a las normativas europeas y a la urgencia climática, y ofrecer una solución que cumpla con las necesidades industriales tanto económicas como energéticas.
Es por ello por lo que, de un tiempo a esta parte, no se entiende el hablar de eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion sin estudiar pormenorizadamente el consumo energético de la instalación, lo que ha pasado a ser vital para el diseño de los proyectos. Además de este análisis, las auditorías en materia de modernización y de mejora del equipamiento, así como las operaciones de mantenimiento frio industrial, ya han reportado beneficios económicos y energéticos.
¿Qué es la eficiencia energética en sistemas de refrigeración?
Dado el avance tecnológico actual, existe un amplio abanico de posibilidades (diferentes gases, equipos, etc.) a la hora de diseñar un sistema de refrigeración que haga frente a las necesidades de cada proyecto. No obstante, todos comparten el mismo objetivo común: lograr la mayor eficiencia energetica en frio industrial.
Para ello, el equipo encargado de diseñar la instalación debe tener en cuenta dos valores fundamentales:
- Potencia frigorífica: es el calor que se debe extraer de la estancia/equipo.
- Potencia energética: es la energía necesaria para lograr alcanzar la temperatura objetivo.
La relación entre ambos, conseguir utilizar la menor potencia energética para obtener la máxima potencia frigorífica posible, es lo que denominamos eficiencia energetica en frio industrial.
Sin embargo, una planificación óptima de la instalación no se limitará a contemplar estos valores, sino que, además, tendrá en cuenta otra serie de factores. Los más importantes son los siguientes:
- El coste del ciclo de vida, que incluye el mantenimiento de frio industrial.
- La posibilidad de monitorizar la instalación
- Los elementos relacionados con la instalación
El coste del ciclo de vida
Tal y como mencionamos en nuestro artículo “Gestión de la energía (ISO 50001)”, uno de los grandes desafíos a la hora de implantar sistemas de eficiencia energetica refrigeracion industrial es convencer a la directiva de la empresa de que los elevados costes iniciales van a verse compensados.
De hecho, cuando valoramos la eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion es crucial relativizar la inversión económica e incorporar otras cuestiones tecnológicas y medioambientales a la ecuación.
Los “costes del ciclo de vida” hacen referencia al gasto real de la instalación, lo que supone sumar a los gastos de compra (CAPEX) todos aquellos costes que van a surgir durante la vida útil del equipo (OPEX), incluyendo, por supuesto, la energía consumida. Por tanto, a la inversión inicial hay que añadirle los gastos de mantenimiento de frio industrial, los costes del desmantelamiento, las pérdidas de producto, etc.
Es por esto por lo que esta estimación cobra una importancia capital en la eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion de los sectores industrial y comercial, dado que el coste inicial suele ser solo una fracción del gasto energético que producen estas instalaciones.
La posibilidad de monitorizar la instalación
Mejorar la eficiencia energetica refrigeracion industrial, sin embargo, no consiste solo en una buena estimación de los OPEX, puesto que, tal y como señalamos en nuestro post “Gestión energética integral” y recordamos en nuestra entrada “Eficiencia energética en la industria”, alcanzar el nivel óptimo de eficiencia depende de la mejora constante de las instalaciones y de los procesos.
En este sentido, el análisis del funcionamiento de los recursos disponibles es una prioridad, puesto que la instalación de refrigeración se tiene que adaptar a distintas condiciones de temperatura (interna, externa y del producto), humedad, etc. Consecuentemente, la optimización de los procesos de arranque, funcionamiento y cese de la actividad requiere la obtención de datos fiables a lo largo del tiempo.
Los elementos relacionados con la instalación
Aparte de los aspectos puramente técnicos, la eficiencia energetica en frio industrial también abarca las condiciones de la instalación.
- En líneas generales, las instalaciones deben situarse en zonas frescas o, en su defecto, tener en cuenta los efectos de su exposición al sol. En relación con esto, es importante que los muros que rodeen los equipos estén pintados de colores claros para evitar la absorción de calor.
- Otro factor fundamental es la elección de refrigerantes. El uso de estos químicos ha agravado el calentamiento global, por lo que las empresas del sector están redoblando sus esfuerzos para eliminar los hidrofluorocloruros (HFC) mediante su sustitución por refrigerantes naturales mucho menos contaminantes como el amoníaco o el CO2.
- También es recomendable instalar sistemas de evaporación y condensación flotantes. La evaporación flotante implica adecuar la temperatura de evaporación (Teva) según la temperatura ambiente mediante un sistema automatizado de control de la Teva. La condensación flotante, por su parte, consiste en disminuir la consigna de la Tªcond a la que funcionan los compresores mediante un autómata programable. Esto resulta en sustanciales mejoras en la eficiencia.
- Implementar TIC (como los central digital scrolls) que gestionen y monitoricen la instalación en remoto y en tiempo real.
- Incorporar minicentrales. Estos equipos son ideales para pequeños negocios que necesiten una mayor capacidad de refrigeración, puesto que ahorran espacio, tienen un coste de mantenimiento menor y reducen el consumo energético.
- Instalar centrales subcríticas de CO2 en cascada. Permiten aumentar la eficiencia global gracias al uso del CO2 como refrigerante y a la disminución de la relación de compresión propiciada por la utilización de un sistema en cascada.
- Sustituir las válvulas termostáticas por otras electrónicas en las zonas de consumo de frío. Las válvulas electrónicas son mucho más estables, adaptables y precisas y, además, no requieren una calibración periódica.
- Reutilización del calor del proceso de condensación para otros procesos.
- Reducir el impuesto al refrigerante y aumentar la seguridad de los equipos mediante instalaciones frigoríficas con carga baja de refrigerante primario y secundario.
- Optar por bombas de calor para producir agua caliente y ACS, puesto que generan una mayor energía útil (pueden llegar a ahorrar un 70% en comparación con un sistema tradicional de calentamiento).
Gradhoc es un software desarrollado por expertos en frío industrial y comercial con años de experiencia en el sector que permite monitorizar en tiempo real tus instalaciones (estado, consumo, fuentes de energía disponibles, etc.) sin importar su localización. A partir de estos, Gradhoc genera paneles de control personalizados para dar respuesta a las necesidades específicas de cada usuario, permite automatizar procesos y crea un historial de datos. Esto, a su vez, posibilita un consumo energético adaptativo en función de las necesidades operativas de producción.
Eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion en la industria alimentaria
Entre los principales clientes de los proveedores de frío industrial se encuentra el sector alimentario, que es, además, uno de los que más energía consume en España (1,7% del total). Además, la optimización de sus sistemas de refrigeración tendrá grandes repercusiones en el cuidado del medio ambiente y en el consumo energético responsable. Es por este motivo por el que muchas empresas de frío industrial han dedicado abundantes recursos a avanzar en la mejora de su eficiencia energética.
La dificultad, en este ámbito, radica en el hecho de que en esta industria el frío es un elemento crítico tanto para el propio negocio como para garantizar la seguridad alimentaria. Por consiguiente, las innovaciones en este sector se dirigen a alcanzar un modelo ecoeficiente de refrigeración que actúe sobre la instalación, uso y mantenimiento de los equipos durante toda su vida útil.
Eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion en la industria alimentaria: componentes
Entre los numerosos componentes de los sistemas de refrigeración hay algunas piezas críticas para el ahorro energético.
Una de ellas son los compresores, puesto que se trata de uno de los principales consumidores de energía de la instalación. Estos están pensados para que, al elevar su temperatura de evaporación o al descender la temperatura de condensación de los gases, aumentando así su rendimiento.
El condensador también afecta a su funcionamiento, puesto que es el rendimiento máximo del compresor el que condiciona su diseño. Por tanto, este componente se debe tener muy en cuenta para conseguir disminuir la potencia requerida.
Por otra parte, el desescarche es una de las acciones más importantes en el sector frigorífico. Los reguladores electrónicos que incluyan esta función son de gran utilidad para limitar los procesos y, de este modo, eliminar los desplazamientos innecesarios.
Por último, los conductos (como tuberías de vapor o gas) conforman una amplia red susceptible a varias mejoras. La primordial, no obstante, es corregir los fallos en su aislamiento o, como mínimo, mejorarlo para así evitar pérdidas energéticas.
Eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion de la industria alimentaria: mantenimiento frio industrial
Pese a ello, comprar componentes más eficientes (o renovar los existentes) no es suficiente para asegurar la eficiencia energética.
Una vez instalado el equipo, es absolutamente indispensable garantizar su mantenimiento. Iniciativas como la utilización de software para la monitorización, telegestión y control de los componentes (Gradhoc) y establecer políticas de mejora (como sistemas de gestión energética) consiguen mejoras sustanciales en la eficiencia energética, lo que repercute en un ahorro significativo a largo plazo.
Eficiencia energetica en sistemas de refrigeracion de la industria alimentaria: acciones
Finalmente, hay una serie de procesos y hábitos que también repercuten de forma notable en la eficiencia energetica en frio industrial. Estos cambian dependiendo de las características del negocio, pero existe una nómina de ellos que se puede aplicar a la mayoría de ellos.
Procesos:
- Preferencia por refrigerantes naturales.
- Aplicación de condensación evaporativa cuando haya potencias elevadas.
- Uso de evaporadores inundados.
- Implementación de sistemas de compresión por etapas.
- Elección correcta del diseño y aislamiento de las tuberías.
- Aumento de la presión de evaporación y disminución de la presión de condensación.
- Instalación de compresores alternativos o de tornillo.
