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Transcrítico, subcrítico y ultrabaja carga de amoniaco. Tres tecnologías sustentables para la refrigeración

En el sector del frío industrial y comercial cada vez es mayor la exigencia de contar con soluciones amigables con el medioambiente que proporcionen seguridad a los usuarios. En México las tecnologías existen y su implementación avanza a pasos agigantados

Jaime Sotelo

El mercado industrial y comercial ha presentado un comportamiento dinámico en los últimos años. La presión del mundo para obtener soluciones más amigables con el medioambiente y la seguridad para los empleados ha obligado a revisar las tecnologías de enfriamiento que tradicionalmente se han adaptado como soluciones únicas. Adicionalmente, las demandas a los mercados internacionales referentes a las condiciones de la cadena de frío de los productos han aumentado y la infraestructura de refrigeración ha tenido que ser actualizada en capacidad y confiabilidad para responder a este reto. Ambas situaciones han hecho que el negocio tenga un crecimiento importante, con nuevos actores entrando en el escenario.

El entorno global no acepta ya más paliativos tecnológicos que sorteen las exigencias internacionales en términos de inocuidad, sustentabilidad e inversión inicial. No obstante, en el mercado hay soluciones innovadoras, como los sistemas transcríticos y subcríticos de CO2 y unidades de ultrabaja carga de amoniaco.

Sistema de refuerzo Advansor Transcritical

INNOVACIÓN TECNOLÓGICA
Refrigeración subcrítica. Los sistemas de refrigeración subcríticos de CO2 son una excelente opción para aquellas necesidades de congelación, IQF o Blast Freezers, donde la aplicación a -40 °C ambiente o inferior reflejan mejores COP (Coefficient of performance – Eficiencia Mayores en un 15 por ciento), y mayor productividad por equipo (entre un 10 y 20 por ciento) en comparación con otros refrigerantes naturales tradicionales. Adicionalmente, disminuye la cantidad de refrigerantes tóxicos o explosivos dentro de la planta de producción, lo cual reduce el riesgo de exposición del personal.
Refrigeración transcrítica. Los sistemas de refrigeración transcríticos de CO2 son alternativas en términos de Costo Total de Propiedad (TCO, por sus siglas en Ingles), para sistemas entre las 100 y las 400 toneladas de refrigeración (TR), al compararse con equipos tradicionales de amoniaco, los cuales han sido los reyes en este sector. Sus beneficios en seguridad dentro de las instalaciones son indiscutibles al tener un refrigerante no tóxico y no flamable. También proporcionan ahorros significativos, en términos de infraestructura, costos de operación y de mantenimiento, y aumenta la confiabilidad del sistema.
Sistemas de ultrabaja carga de amoniaco. Estos sistemas aumentan la seguridad, ya que reducen en un 90 por ciento la carga de amoniaco por TR, lo cual es una solución que disminuye, nuevamente, la cantidad de amoniaco en la instalación. Además, al ser un producto paquete aumenta su eficiencia, pues omite las perdidas en tubería y de especificación comparado con sistemas tradicionales.

Sistema de refrigeración transcrítico de CO2

Eficiencia energética y sustentabilidad
Más que una medida pública de incentivación a la sustentabilidad y eficiencia se trata de una iniciativa privada. Desde el punto de vista económico, la región tiene precios por kWh que hace que muchas de las aplicaciones por sí solas no sean atractivas. Pero hay una serie de factores económicos adicionales al TCO como los costos de mantenimiento, de operación, de actualización de tecnología, de reposición de refrigerante (con el impacto ambiental asociado) y costos ocultos por responsabilidad ante terceros, vicios ocultos de daño de producto ante fugas, etcétera, que a la luz del usuario permiten la toma de una decisión con un panorama que va más allá de lo que está obligado a hacer. Desde el punto de vista sustentable, el marco regulatorio de los países de la región se encuentra concentrado en el cumplimiento de la Enmienda de Kigalli. Aquellos países que ya la han adoptado, como México, tienen la obligación de dimensionar una línea base de toneladas de CO2 equivalente usadas en los sistemas de refrigeración del país en el año 2024. También se requiere llevar esta línea base a una reducción en un 80 por ciento para 2045. Esto hace que la sostenibilidad sea una exigencia gubernamental a partir del 2024. Las soluciones existen, la pregunta ahora es ¿cómo lo abordarán los usuarios finales?

Con respecto a la tecnología de CO2, actualmente hay sistemas que permiten operar en todos los climas del planeta de manera eficiente. Fruto de estos avances hay seis aplicaciones transcríticas y subcríticas de CO2 en el segmento de refrigeración industrial en Latinoamericana (uno en Colombia, uno en Perú, uno más en Nicaragua, y tres en México), así como una aplicación de ultrabaja carga de NH3 en Costa Rica.

Con respecto a los supermercados, desde el año 2016, hay seis aplicaciones en Colombia, tres en Nicaragua, dos en Costa Rica y cuatro en México que se encuentran en proceso. Esto suma un total de 22 de sistemas con refrigerantes naturales. Si esto se traduce en reducción de gases de efecto invernadero y eficiencia energética, el resultado es muy satisfactorio.

Ahora bien, el desarrollo tecnológico continúa en varios frentes: equipos más eficientes mediante aplicación de tecnologías de compresión y sistemas de condensación diferenciados y de control aplicados. Igualmente se ha ampliado el uso de la tecnología para equipamientos cada vez más pequeños y más grandes, a fin de extender el espectro de aplicación de la misma. Con respecto al uso eficiente y seguro del amoniaco como refrigerante (unidades de ultrabaja carga de amoniaco), aún se están implementando desarrollos en el control que permitan aumentar las eficiencias del sistema.

Aplicaciones de CO2 transcríticas y subcríticas

Los casos
En fechas recientes, se implementó en Colombia un sistema para una instalación de 4 mil metros cuadrados que incluye cuartos de almacenamiento de producto en temperaturas de refrigeración y congelación, y salas de proceso. Sus características más relevantes son:

  • Sistema de 170 TR que se pudo ubicar en sólo un 20 por ciento del espacio que se habría requerido con un sistema tradicional de amoniaco centralizado.
  • Permite la implementación de cuartos duales sin duplicidad de cargas en el equipo.
  • Favorece la recuperación de energía al calentar agua con el calor de rechazo del equipo. Esta solución reemplazó una estación de GLP que se tenía para tal fin.
  • La instalación se ubica en una bodega en un parque industrial. No fue necesario establecer protocolos, ni medidas especiales frente a fugas.
  • La instalación del equipo se realizó en un 50 por ciento del tiempo requerido para un sistema tradicional.
  • El sistema cuenta con 10 compresores que le permiten operar con respaldo en media y baja temperatura, frente a un eventual daño de cualquier compresor.
  • Variables constantemente monitoreadas e históricamente registradas: temperaturas de cámaras, consumo de energía del sistema, niveles de refrigerantes, sobrecalentamiento del sistema, condiciones de alarma.

En la ciudad de Querétaro, en México, se está instalando un sistema de CO2 cien por ciento transcrítico con condensación adiabática de 70 TR en una reconocida cadena de supermercados, donde el calor de rechazo del sistema será utilizado para calentar agua para áreas de proceso, lo que permitirá disminuir la maquinaria necesaria para calentar el líquido. Si el diseño del sistema fuera con HFC, tendría una carga aproximada de 200 kg de gas. En una situación crítica, si se fugan los 200 kg, esto se traduce en una liberación a la atmósfera de 780 mil kg de gas de efecto invernadero. En términos simples, sería el equivalente a la emisión de gases contaminantes de un auto sedan diésel, si éste diera 25 vueltas al globo terráqueo.

Cabe recordar que el CO2 se encuentra en el ambiente y su extracción es sumamente sencilla a diferencia de las mezclas sintéticas que requieren un proceso muy complejo, además de que se basan en un elemento o mineral finito (F). Esto hace que el costo del CO2 sea considerablemente más bajo que las mezclas azeotrópicas. Finalmente, la implementación de esta tecnología en México también contempla casos en Cancún y Aguascalientes.
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Jaime Sotelo
Entusiasta de la tecnología y la sustentabilidad, con más de 18 años de experiencia el sector del frío. A lo largo de su trayectoria, ha dedicado sus esfuerzos a encontrar la mancuerna perfecta entre innovación y sostenibilidad. Actualmente, es director comercial en Hillphoenix LATAM.

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