La refrigeración en la estructura energética

El autor hace referencia sobre la importancia del sistema de refrigeración dentro de la estructura o matriz energética de cualquier instalación. por René Ruano Domínguez*

Los sistemas de refrigeración clasifican como los de mayor presencia en cualquier sector económico, destacándose en el residencial donde ocupan el primer lugar entre los consumidores de energía. Por lo tanto, la cadena de operaciones sobre estos sistemas energéticos (desde la etapa del diseño hasta su explotación) y las consecuencias posteriores del cómo hacerlo, impacta de lleno a nuestro planeta y el cambio climático que se experimenta, al ser un importante consumidor de electricidad. Coincide que la generación de electricidad, es el proceso de transformación de energía que mayor cantidad de GEI mundialmente emite, destacándose entre ellos el gas CO2. De ahí que la difusión del conocimiento energético sobre estos sistemas y en que componentes actuar, facilita y promueve buenas acciones sobre su eficiencia con un alcance global. El sistema de refrigeración se define como un sistema cerrado, en el cuál el proceso de absorción y liberación de calor se realiza por medio de un refrigerante que fluye en un ciclo de compresión de vapor. Para realizar el trabajo de compresión que hace el sistema de refrigeración, requiere del consumo de la energía y lo más común es encontrarnos que el compresor está accionado por un motor eléctrico. Los conjuntos de refrigeración que son accionados por motores de combustión interna, son menos frecuentes que los movidos por electricidad. Lo mismo ocurre con los conjuntos de refrigeración accionados por generadores de absorción que emplean quemadores de combustibles, o colectores solares. Estos sistemas energéticos están muy ligados a nuestra vida diaria. La refrigeración está presente en todos los sectores de la económica y la sociedad. En el sector residencial los sistemas de refrigeración doméstica son comunes en la mayoría de los hogares y alcanzan hasta las mayores instalaciones industriales y los grandes edificios. A ritmo con el desarrollo del nivel de vida de la humanidad, cada día que pasa se incrementan el empleo de la refrigeración residencial, destacándose en el crecimiento el aire acondicionado individual, sectorizado y centralizado, y en la diversificación de los muebles frigoríficos domésticos, sumando consumo de energía a la factura eléctrica individual, tanto para congelar y conservar los alimentos, cómo para acondicionar el ambiente interior de los locales en la estación de invierno y en la de verano. En el sector comercial, la refrigeración asegura la conservación y congelación de los alimentos. Estos sistemas forman parte del proceso de exhibición y venta en los grandes, medianos y pequeños centros comerciales. Conocemos los muebles, mostradores, congeladores, botelleros y consolas refrigeradas.
En la transportación y distribución de alimentos, tanto terrestre, marítimo como el aéreo, la refrigeración garantiza la congelación y conservación durante la travesía. El almacenamiento de los alimentos se realiza en cámaras refrigeradas, tanto para su congelación, como para la conservación de los mismos. También se emplean cámaras aisladas donde se coloca el hielo producido en un sistema de refrigeración, en sus diferentes formas, como pueden ser bloques de hielo de distintas dimensiones. El hielo en cubo o en forma de tubo es empleado para el enfriamiento de bebidas embotelladas, o si cumple las condiciones sanitarias establecidas, para el enfriamiento de líquidos directos. El hielo en escama, es utilizado principalmente en la industria pesquera, pues su estructura en forma de virutas y escamas facilita un mayor contacto superficial de las estibas o cargas del pescado al depositarlos en las cajas. La conservación de las capturas en la pesca requiere garantías de que el pescado llegue fresco a puerto seguro. En la industria de la alta tecnología, como la biotecnología, la farmacéutica, la genética, la electrónica, la informática (hard y software), fabricación de medicamentos, la refrigeración es muy propia del proceso y la climatización asegura la calidad del ambiente interior de los locales. En el sector de salud, los hospitales, clínicas y laboratorios no funcionarían sin la climatización. Sin ella no es procedente realizar operaciones en los salones de cirugía, no funcionarían las salas de cuidados intensivos y los departamentos de diagnóstico clínico.

En el sector turístico es primordial para garantizar la calidad del servicio hotelero. En los edificios de administración y oficinas, etc. Un mayor consumo de energía
En fin, estamos en presencia del sistema energético de mayor utilización en la vida diaria de todos nosotros por su amplia difusión, por lo que podemos concluir que es un sistema globalizado. Por lo tanto, la operación de este sistema energético y sus consecuencias posteriores, impacta de lleno a nuestro planeta. Para bien, es un sistema que está al alcance de la gran mayoría por su amplia utilización en nuestra vida diaria. Esta forma o particularidad facilita que muchos de nosotros podamos actuar positivamente, si sabemos cómo hacerlo. Y ese es el objetivo principal de este artículo, destacar que estos sistemas son intensivos energéticamente y promover alrededor de los mismos las soluciones prácticas para una operación eficiente. El consumo de electricidad de los sistemas de refrigeración y la eficiencia de su empleo dependerá de muchos factores, todos muy al alcance de nuestras decisiones. Hay factores que clasifican como propios del proceso que se realiza, otros están asociados a la forma de operación del sistema, también influye en la eficiencia los factores vinculados con el estado técnico del equipamiento. Los indicadores o intensidad de consumo por unidad frigorífica, varían en función de la temperatura de operación del sistema de refrigeración. Así los sistemas que operan a bajas temperaturas de evaporación, tienen un indicador mayor que los de mediana y alta temperatura de evaporación. No es menos importante conocer que también influyen en la eficiencia del consumo de energía, los factores que podemos clasificar como externos al sistema de refrigeración, como son las condiciones medioambientales, la orientación y ubicación de los componentes del sistema en la zona de instalación, los parámetros con los cuáles se han seleccionado los equipos y se han adquirido, en este último grupo principalmente los parámetros relativos al régimen de carga/capacidad. En cualquier esquema de consumo - distribución y uso de la electricidad, los sistemas de refrigeración y aire acondicionado pueden representar entre el 30 y 50% en la estructura del consumo. Conocemos que grandes consumidores de electricidad, también son grandes emisores de CO2 a la atmósfera, cuestión estrechamente ligada, de ahí que estemos ante uno de los sistemas de refrigeración donde nuestra actuación personal y colectiva puede influir en mejoras de la factura, de la economía y de la descontaminación ambiental. En resumen, el sistema de refrigeración es un sistema cerrado, donde se realiza cíclicamente un proceso de compresión de un gas refrigerante, que puede ser accionado por un motor eléctrico, o por un motor de combustión interna, o por un generador de calor. Hemos conocido que estos sistemas son grandes consumidores de energía durante su funcionamiento y por eso, potentes emisores de CO2 a la atmósfera. Conocimos también que por su amplia difusión en todos los sectores de la economía y la sociedad, la gran mayoría de nosotros podemos actuar positivamente sobre su eficiencia, si sabemos cómo hacerlo. Son varios los componentes que intervienen en un sistema de refrigeración y que sus comportamientos operativos influyen directamente en la eficiencia energética del conjunto. Todos realizan un proceso energético, de transformación, de transporte o de intercambio. Por eso la importancia de conocer sus fortalezas y debilidades, cómo tratarlos y hacerlos que funcionen correctamente y armónicamente. En su forma más sencilla, un sistema de refrigeración consta de cinco componentes mecánicos: Compresor, Condensador, Evaporador, Dispositivo de Expansión y Tuberías. Dos componentes que forman parte del sistema y que no se pueden dejar de mencionar son el portador energético que intercambia calor o gas refrigerante y el hombre, quien diseña, proyecta, selecciona, opera, mantiene y controla este tipo de sistema energético, que como hemos conocido antes, son altos consumidores de energía.

Finalizando, de acuerdo al tipo y la complejidad del sistema de refrigeración, encontramos distintos medios auxiliares integrados al sistema, los que a su vez intervienen en una operación eficiente. Entre ellos tenemos los instrumentos de medición y control, tales como manómetros y termómetros indicadores y registradores, los amperímetros y voltímetros para medir los parámetros de la corriente eléctrica y los medidores de flujo. Otros medios auxiliares son los filtros, tanque de almacenamiento de refrigerante, visores de líquido, visores de nivel de aceite, válvulas de sobrepresión, etc. También, para los sistemas que emplean agua de enfriamiento en la condensación, o enfrían agua, está presente el sistema de Tratamiento Químico del Agua (TQA). El sistema de TQA se integra al de refrigeración, fusionándose por así decirlo, pues su comportamiento y estado técnico influirá directamente en la eficiencia energética del sistema de refrigeración. Recuadro
Componentes de un sistema de refrigeración
- Compresor: Es el corazón del sistema, ya que mueve el flujo de refrigerante. Su función es recibir vapor de refrigerante a baja presión (y temperatura) proveniente del evaporador y comprimirlo a alta presión (y temperatura). El vapor a alta presión es convertido a fase líquida en el condensador.
- Condensador: El condensador absorbe el calor que trae el vapor de refrigerante a alta presión y lo transfiere al aire forzado que recibe de los ventiladores, o hacia el agua de enfriamiento, según sea enfriamiento por aire o por agua. El vapor de refrigerante se condensa dentro de este intercambiador, pasando a la fase líquida.
- Dispositivo de Expansión: En fase líquida el refrigerante generalmente es almacenado y posteriormente llega a la válvula de expansión. El líquido, que permanece a alta presión antes de la válvula, es estrangulado en su paso por este dispositivo y expandido, transformándose en una mezcla líquida gaseosa a baja presión. Este dispositivo separa la zona de alta de la baja presión.
- Evaporador: Es el equipo donde concluye la evaporación de la mezcla de refrigerante líquido - gas, absorbiendo calor del medio que está siendo enfriado. Todo el refrigerante debe pasar al estado vapor. Saliendo del evaporador, ya en forma de vapor, con una presión y temperatura baja, el refrigerante regresa a la succión del compresor para nuevamente ser comprimido y recalentado. Por supuesto, la comunicación de los equipos para el transporte de refrigerante, se realiza mediante conductos de tuberías, las que requieren en algunas zonas del sistema, aislarse térmicamente. Dado que el dispositivo de expansión regula el flujo de refrigerante hacia el evaporador, su selección es de particular importancia para la operación posterior del sistema de refrigeración. * Tiene más de 35 años de experiencia en actuaciones en sistemas y equipos energéticos, tanto en los que utilizan energía fósil como fuentes renovables. Se inició como operador, posteriormente tecnólogo y gerente técnico en la industria de conversión y refinación de los combustibles. Ha sido fundador y gerente técnico de varios equipos de ingeniería energética dirigidos al proyecto, montaje y servicios técnicos en los sistemas de calor y frío. Ha realizado múltiples actuaciones en proyectos, ejecución y servicios de ingeniería energética general. Es fundador y el Ingeniero Principal de Ingeniería Energética General. ([email protected] - www.energianow.com).